SU796910A1

SU796910A1 - Method of registering cylindrical magnetic domains

Info

Publication number: SU796910A1
Application number: SU782692864A
Authority: SU
Inventors: Михаил Александрович Белкин
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4598
Priority date: 1978-12-07
Filing date: 1978-12-07
Publication date: 1981-01-15

Description

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовешо дл индикации и детектировани слабых локальных магнитных потоков, в частности потоков цилиндрических магнитных доменов (ЦМД). Известен способ регистрации ЦМД, основанный на измерении гальваномагнитных эффектов Холла и Гаусса в полупроводниковых материалах i. Однако при переходе к регистрации ЦМД микронных и субмикронных размеров в ферритгранатовых структурах этот способ Малоэффективен, поскольку уменьшение геометрических размеров чувствитель ного элемента ведет к пропорциональному уменьшению величины сигнала считыва ни . Кроме того, глубина модул ции энергии , внешнего источника потоком рассе ни ЦМД зависит от хопловской подвижности носителей в датчике, котора падает вследствие относительного увеличени роли поверхности полупроводника и рассе ни носителей на границе, что снижает отношение сигнал/помеха и надежность вьшелени полезного сигнала с датчика |ЦМД. Отрицательное вли ние поверхностных эффектов особенно рко выражено в полупроводаиковых пленочных образцах с относительно развитой поверхностью н повышенной ксмщентрацией структурных дефектов , Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ регистрации ЦМД, основанный на измерении ЭДС Холла И/ИЛИ Гаусса в тонких полупроводниковых пленках ,-2. Недостатком данного способа вл етс низкое отношение 2-5ДБ полезного с гнала к уровню помехи, наводимой внешними управл ющими магнитными пол ми, а также сравнительно низка чувствительность 0,2. В/А к слабым магнитным пол м ЦМД вследствие рассе ни носителей тока на поверхности пленки и уменьшени подвижности носителей с уменьшением толщины образца.The invention relates to computing and can be used to indicate and detect weak local magnetic fluxes, in particular, fluxes of cylindrical magnetic domains (CMDs). A known method of recording CMD, based on the measurement of the galvanomagnetic effects of the Hall and Gauss semiconductor materials i. However, in the transition to the registration of CMD of micron and submicron sizes in ferritic garnet structures, this method is ineffective, since a reduction in the geometric dimensions of the sensitive element leads to a proportional decrease in the magnitude of the read signal. In addition, the depth of modulation of the energy of the external source by the diffusion flow of the CMD depends on the Hopl carrier mobility in the sensor, which decreases due to the relative increase in the role of the semiconductor surface and carrier scattering at the boundary, which reduces the signal-to-noise ratio and reliability of the useful signal from the sensor | CMD. The negative effect of surface effects is especially pronounced in semiconductor film samples with relatively developed surface and increased structural defects. The closest to the proposed method is the registration of CMD based on the measurement of the Hall and / or Gaussian EMF in thin semiconductor films, -2. The disadvantage of this method is the low ratio of 2-5 dB useful from the drive to the level of interference induced by external control magnetic fields, as well as the relatively low sensitivity of 0.2. B / A to the weak magnetic fields of the CMD due to scattering of current carriers on the surface of the film and a decrease in carrier mobility with decreasing sample thickness.

Цель изобретени - повышение чувст вительносги и отношени сигнал/помеха при регистрации ЦМД.The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the pulse and the signal-to-noise ratio when registering CMD.

Указанна цель достигаетс тем, чтоThis goal is achieved by the fact that

формируют толщинуПолупроводник ОБОЙform the thickness of the semiconductor oboi

пленки, равную длине волны Де-Бройл неосновных носителей, нанос т на полупроводниковую пленку ферромагнитную пленку и поддерживают температуру, котора соответствует глубине модул ции запрещенной зоны полупроводниковой пленки, большей ее теплово энергии.Films equal to the De Broglie wavelength of minority carriers applied a ferromagnetic film to the semiconductor film and maintain a temperature that corresponds to the modulation depth of the band gap of the semiconductor film greater than its thermal energy.

В тонких пленках полупроводников и полуметаллов, толщина которых сравнима с длиной волны Де-Бройл носителей тока , возможно про вление специфических эффектов, обусловленных квантованием цвижени носителей по нормали к поверхности пленки. Эффект квантовани энергетического спектра носителей тока в таких пленках вл етс следствием ограниченности пленки в одном измерении, например, в направлении нормали. При этом проекци квазиимпульса, перпендикул рна плоскости пленки, не определен что следует из соотношени неопределен- ностей Тейзенберга. Поэтому энерги электрона в пленке, так же как и любой другой квазичастицы, определ етс продольными проекци ми квазиимпульса (в плоскости) и дискретным квантовым числом по нормали. В полупроводниковых пленках квазидискретность спектра носителей тсжа про вл етс в осциллирующей зависимости термодинамических, оптических и кинетических характеристик от толщины пленки, причем размерные зависимости удельного сопротивлени , магнитосопротивлени , посто нной Холла и холловской подвижности претерпевают аномально большой скачок при определенных значени х толщины пленки. Аномальное (квантованное) изменение магнитосопротивлени и посто нной Холла может на два пор дка превышать их классические значени , что может быть использовано дл эффективной регистрации слабых магнитных потоков ЦМД. Степень вырождени неосновных носителей в пленке пропорциснальна напр женности магнитного пол , поэтому предлагаемый способ может быть реализован использованием двухслойной п/1еночной структуры полупроводник-ферромагнетик с высокой магнитной проницаемостью. Последний, насыща сь полем домена, может рассеивать непосредственно у своей границы значительно более сильное магнитное поле, .чемIn thin films of semiconductors and semimetals, the thickness of which is comparable to the de Broglie wavelength of current carriers, it is possible to show specific effects due to the quantization of carrier movement normal to the film surface. The effect of quantizing the energy spectrum of current carriers in such films is due to the limited film in one dimension, for example, in the direction of the normal. In this case, the projection of the quasimomentum, which is perpendicular to the film plane, is not defined, which follows from the Teisenberg uncertainty relation. Therefore, the electron energy in the film, as well as any other quasiparticle, is determined by the longitudinal projections of the quasi-momentum (in the plane) and the discrete quantum number along the normal. In semiconductor films, the quasi-discreteness of the carrier spectrum of a TJS manifests itself in the oscillating dependence of the thermodynamic, optical, and kinetic characteristics on the film thickness, and the size dependences of the resistivity, magnetoresistance, constant Hall, and Hall mobility undergo an abnormally large jump at certain film thickness values. The anomalous (quantized) change in the magnetoresistance and the constant Hall may be two orders of magnitude greater than their classical values, which can be used to efficiently detect the weak magnetic fluxes of a CMD. The degree of degeneration of minority carriers in the film is proportional to the magnetic field strength, therefore, the proposed method can be implemented using a two-layer semiconductor-ferromagnet structure with high magnetic permeability. The latter, saturated with the domain field, can dissipate a much stronger magnetic field directly at its boundary, than

поле ЦМД, увеличива тем самым размерный эффект.CMD field, thereby increasing the size effect.

На фиг. 1 изображена конструкци устройства, реализующа предлагаемый способ регистрации ЦМД; на фиг. 2 - вид осцилл5щий выходного сигнала д в зависимости от толщины пленки i/ , кратной длине волны |.е-Бройл .FIG. Figure 1 shows the structure of a device that implements the proposed method for registering CMD; in fig. 2 - view of the oscillating output signal d depending on the film thickness i /, a multiple of the wavelength | .e-Broil.

Устройство дл регистрации ЦМД содержит магнитоодноосную пленку 1 с ЦМД 2, на поверхности которой расположен датчик 3 из тонкой полупроводниковой пленки с омическими контактами 4, выполненными из пермалло . Датчик 3 выполнен в виде клина с целью обеспечени услови квантовани магнитосопротивлени в некоторой области. Контакты 4 вл ютс одновременно магнитными усилител ми пол рассе ни ЦМД 2 .The device for detecting a CMD contains a magnetically uniaxial film 1 with a CMD 2, on the surface of which a sensor 3 of a thin semiconductor film with ohmic contacts 4 made of permallo is located. Sensor 3 is made in the form of a wedge in order to provide a quantization condition for the magnetoresistance in a certain area. Contacts 4 are simultaneously magnetic field amplifiers of a CMD 2.

При прохождении ЦМД 2 под датчиком 3 магнитосопротивление датчика претерпевает скачок, вследствие чегэ на выходе датчика по вл етс сигнал &V величина которого зависит от толщины датчика. Эффективность считывани существенно повышаетс с уменьшением температуры.With the passage of the CMD 2 under the sensor 3, the sensor magnetoresistance undergoes a jump, due to a sensor at the output of the sensor a signal appears & V depends on the thickness of the sensor. The read efficiency increases significantly with decreasing temperature.

Предлагаемьй способ позвол ет уверенно регистрировать потоки ЦМД субмикронных , и микронных размеров без их предварительного расширени , повысить чувствительность и уровень выходного сигнала при считывании ЦМД до 2-5 мВ.The proposed method allows you to confidently record the CMD flows of submicron and micron sizes without their prior expansion, increase the sensitivity and level of the output signal when reading the CMD to 2-5 mV.

Claims

1. Bo Rchenkov M. A. and others. Magnetic domain logical n storage devices. M., Energie, 1964.

2LE, Trans. ., U. MLE (8, 1972, No. 3, p. 457 (prototype).

Ai