JPH0196891A - 磁壁固定方法 - 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］ 本発明は磁性薄膜における磁壁の固定方法に関する０本
発明は、たとえばプロッホラインメモリにおいて磁壁を
固定するのに有効に適用される。

プロッ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Ｊ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、ウィンチエスタ−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ヘッドをメモ
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、ヘッ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十分なた
めに記録再生信号の品位が低下したり、ヘッド移動機構
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、更に磁気テープ等ヘッドと接
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置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
ため記録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ト１１
り等の膜面に垂直な方向に磁化容易軸をもつ磁性薄膜に
磁界を印加することにより生ぜしめられる円形の磁区（
バブル）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ルｍ）を使用しても数十Ｍピッ）　／　ｃ　ｒｎ’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プロッホラインメ
モリが注目されている。このプロッホラインメモリは、
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Ｆｊ１壁構造に挟まれたネールａｉ壁構造（プロッホ
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
度化が回部である。たとえば、バブル径０．５ＪＬｍの
ガーネット膜を使用した場合、１．６Ｇビツト／Ｃゴの
記録密度を達成することが可能である［［日経エレクト
ロニクスＪ　１９８３年８月１５０、Ｐ１４１〜１６７
　参照］。

第３図にプロッ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等の非磁性ガーネ
ットからなる基板であり、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（ＬＰＥ法）により成膜することができ
、その厚さはたとえば５ＪＬｍ程度である。６は磁性ガ
ーネットｇ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の幅はたとえば５ＪＬｍ程度であ
り長さはたとえば１１００ＩＬ程度である。また、磁壁
８の厚さはたとえば０．５７１ｍ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（即ち磁区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プロッ
ホラインｌＯを境界としてその両側では逆になる。第３
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、プロッホライン１０におけ
る磁化の向きも同様に示されている。

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

図示される様に、プロッホライン１０には磁化の向きの
異なる２つの種類が存在し、これらのプロッホラインの
対の有無を情報“１”、“０°°に対応させる。該プロ
ッホライン対は磁壁８中において規則正しい位置即ちポ
テンシャルウェルのうちのいづれかに存在する。また、
プロッホ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、プロッホラインメモリへの情報
の記録（磁壁８へのプロッホライン対の書込み）及び該
プロッホラインメモリに記録されている情報の再生（磁
壁８中のプロッホライン対の読出し）は、プロッホライ
ン対をｌｉｉ壁８内で転送しながらそれぞれ所定の位置
で行なうことができる。上記情櫂の記録及び再生はいづ
れもそれぞれ基板面に垂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３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Ｓ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、以上の様なプロッホラインメモリにおいて、
プロッホライン対のためのポテンシャルウェルの形成即
ちプロッホラインの位置安定化は、たとえば磁性薄膜４
の表面に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４図（ａ）はこの様なパターンの一例を示すプロ７ホ
ラインメモリの模式的部分斜視図であり、第４図（ｂ）
は該パターンにょる磁壁に沿う方向（Ｘ方向）の磁界成
分及びＩｊｉ　壁１ｍ化状席な示す図である。

図において、４は不図示の基板上に形成された磁性１１
ｉＷ２であり、６はストライプ磁区であり、８は磁壁で
ある。

磁性薄膜４にはストライプ磁区６を横切る複数のライン
状パターン１２が並列に形成されている。該パターンは
磁性薄膜４の表面に該磁性薄膜面に垂直の方向に磁化容
易軸を有する強磁性体層を形成したり、パターン方向に
垂直の方向に磁化容易軸を有する強磁性体層を形成した
り、磁性薄膜中に−様な深さにイオン打込みを行なった
りすることにより形成することかでさる。

該パターン１２の形成により、第４図（ｂ）に示される
様に、磁壁８において該ａｉ壁に沿って周期的なＸ方向
磁界成分Ｈｘが形成される。そして、該磁界成分により
プロッホライン対１０．１０′間の磁壁磁化１１とのゼ
ーマンエネルギーに基づく周期的ポテンシャルウェルが
形成されており、該ポテンシャルウェルのうちの１つに
対応する位置にてプロッホライン対１０．１０’が安定
に位置する。

第５図は磁壁内でのプロッホライン対の転送を説明する
ための模式的部分斜視図であり、第６図はその際に印加
されるパルス磁界の波形図である。

ところで、第５図に示される様に、磁性薄膜面に垂直の
方向にパルス磁界Ｈｐを印加すると、磁壁磁化がジャイ
ロ力により回転し、その結果見かけ上プロッホライン対
１０．１０’及び該プロッホライン対間の磁壁磁化１１
が磁壁に沿ってそれぞれ１０ａ、１０’ａ、１ｌａ（隣
接ポテンシャルウェルの位置）まで移動する。しかし、
上記転送用パルス磁界Ｈｐとして単純な方形波形状のも
のを印加したのでは、パルスの立上り時においてプロッ
ホライン対が図中左向きに移動したとしても、磁壁８の
移動にともない発生する反磁界のためにパルスの立下り
時に逆向きに移動してもとの位置へと戻ってしまい、所
定の向きへの安定な転送は望めない、そこで、上記第６
図に示される様に、立上り時間ｔ１に対し立下り時間ｔ
２の十分に大きな形状のパルス磁界Ｈｐを用い、特定の
向きへの非可逆的転送を確実に行なうことが必要であっ
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
が長いのでプロッホライン対転送の速度の向上が困難で
あり、また消費電力が大きくなるという問題点があった
。

この様に、磁性薄膜中における垂直パルス磁界の印加に
ともなう磁壁移動はプロッホライン対転送の点で好まし
くない影響を与える。

そこで、本発明は、以上の様な従来技術に鑑み、磁性薄
膜において磁壁移動を抑制することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして
、 磁性薄膜中の磁区の周囲に形成される磁壁を固定する方
法において、磁性薄膜の表面に磁壁幅と同程度の幅のパ
ターン状溝を形成し、該磁性ＦＩＪ膜面に垂直の方向に
適宜の強さのバイアス磁界を印加することを特徴とする
、ａ１壁固定方法、が提供される。

［実施例］ 以下１図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明方法の一実施例を示す模
式的工程図である０本実施例はプロッホラインメモリに
おける磁性薄膜中の磁壁固定に適用された例である。

これらの図において、２はＧＧＧ等の非磁性ガーネット
基板であり、４は磁性ガーネッ）Ｑ膜である。

先ず、第１図（ａ）に示される様に、基板２上に該磁性
ガーネット薄膜４を−様な厚さに形成する。該磁性ｇ膜
の形成はたとえばＬＰＥ法により行なうことができる。

該磁性薄膜４の厚さはたとえば５μｍ程度である。

次に、第１図（ｂ）に示される様に、磁性ＦＩ膜４の表
面に、所望の磁区位置形状に対応する磁壁位置形状のパ
ターン状溝９を形成する０本実施例では複数のストライ
プ磁区の周囲の磁壁に対応する位に及び形状の複数のリ
ング形状の溝９が形成されている。該溝の形成は、たと
えば熟リン酸等を用いたウェットエツチングやイオンミ
リング等のドライニー２チング等により行なうことがで
きる。また、該ｙｔ９の幅はたとえば０．５ｐｍ程度で
ある。

次に、第１図（Ｃ）に示される様に、磁性９ｉ膜４の膜
面に垂直のバイアス磁界ＨＢを印加し、最初は該磁界の
大きさを十分に大きくしておき、磁性薄膜４内の磁化の
向きを全体的に該バイアス磁界の向きと同一とし、次い
で該バイアス磁界の大きさを次第に小さくして、該バイ
アス磁界の向きと逆向きの磁化をもつストライプ磁区を
出現させ、該バイアス磁界の大きさを適宜の大きさに設
定することにより上記溝９の下方に磁壁８を固定し、即
ち該溝に対応する形状の磁壁８を境界とするストライプ
磁区６を形成する。尚、第１図（ｄ）は第１図（ｃ）の
Ｄ−Ｄ断面図である。

以上の様に溝９の下方に磁壁８が固定される理由は次の
通りである。即ち、Ｆａ磁壁の全エネルギーは該磁壁の
面積に比例するので、該磁壁が溝９に対応する位置にあ
る時に面積が最小となり全エネルギーが最小となって磁
壁が安定化するのである・ 以上の様にして固定された磁壁８は垂直パルス磁界の印
加によっても容易には移動しない、このため、上記第６
図の様な非対称形状のパルスとする必要がなく、単純な
方形パルスとしても磁壁移動による反磁界の発生が殆ど
ないため特定の向きへのプロッホライン対移動を安定に
行なうことができる。このため、転送用回路の構成も筒
中であり、消費電力も少ない。

加えて、以上の様にして磁壁が固定されると、反磁界の
発生が殆どないので、プロッホライン対の移動速度を高
めることができる。即ち、プロッホライン対転送のため
に外部から印加される垂直パルス磁界をＨＰとし該パル
ス磁界印加による磁壁移動にともない生ずる反磁界をＨ
ｄとすると、プロッホライン対転送に有効な垂直パルス
磁界Ｈｐ（ｅｆｆ）は Ｈｐ　（ｅ　ｆ　ｆ）　＝Ｈｐ−Ｈｄ となり、プロッホライン対が移動する速度ＶはＶ＝　　
（ａ　　拳　ｙ／　π）　　Ｈｐ　　（ｅｆｆ）となる
、ここで、ａは考慮する磁壁の長さであり、ここではプ
ロッホライン幅（π・Δ）である、また、γはジャイロ
磁気定数であり、Δはプロッホライン幅パラメータであ
る。従って、プロッホライン移動速度Ｖは Ｖ＝Ａ＊ｙ−Ｈｐ　（ｅｆｆ） となる、従って、磁壁が固定されていて垂直パルス磁界
Ｈｐの印加によっても磁壁が移動せず反磁界の発生がな
い場合には、外部から印加する垂直パルス磁界ＨＰがＨ
ｐ（ｅｆｆ）に等しくなり、十分に大きなプロッホライ
ン対移動速度を得ることができる。換言すれば、本発明
方法を用いると、従来と同等のプロッホライン対移動速
度を得るためには、外部から印加する垂直パルス磁界Ｈ
ｐの大きさは従来よりも小さくてもよいことになり、消
費電力の低減が実現できる。

上記実施例においては、溝９の形状が閉じたリング形状
であるとされているが、本発明方法は、溝が閉じていな
い形状の場合をも含む。即ち、第２図に示される様に、
細長いリング形状の一方の先端部（図における左端部）
のみを除去したパターン形状の溝９とすることもできる
。更には、細長いリング形状の両方の先端部を除去する
こともできる。この場合にも、バイアス磁界の大きさを
適宜設定することにより該溝９の下方に磁壁８を固定す
ることができ、該溝の存在しない先端部ではバイアス磁
界の大きさに応じてたとえば実線で示される位ご８から
点線で示される位置８′まで比較的自由に伸縮させるこ
とができる。これにより、プロッホラインメモリの情報
記録及び／または情報再生の動作時におけるストライプ
磁区６の伸縮を良好に行なうことができる。

［発明の効果コ 以上の様な本発明の磁壁固定方法によれば、磁性薄膜内
において所望の位置及び形状にて磁壁を良好に固定する
ことができ、特にプロッホラインメモリの磁壁固定に適
用すると、単純な方形波パルスを用いて特定の向きのプ
ロッホライン対転送を確実に行なうことができ、プロッ
ホライン対の移動速度及び転送速度の向上が可能となり
、駆動のための電気回路が簡略化され、消費電力も少な
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明方法を示す模式的工程図
である。 第２図は溝形状の変形例を示すプロッホラインメモリの
模式的部分平面図である。 第３図はプロッホラインメモリを構成する磁性体構造の
模式的斜視図である。 第４図（ａ）はポテンシャルウェル形成のためのパター
ンを示すプロッホラインメモリの模式的部分斜視図であ
り、第４図（ｂ）は該パターンによる磁壁に沿う方向（
Ｘ方向）の磁界成分及び磁壁磁化状態を示す図である。 第５図は磁壁内でのプロッホライン対の転送を説明する
ための模式的部分斜視図であり、第６図はその際に印加
されるパルス磁界の波形図である。 ２二基板、　　　　　４：磁性簿膜、 ６：磁区、　　　　８．８’：磁壁、 ９：溝、 １０．１０’：プロッホライン。 代理人　　弁理士　　山　下　穣　平 第２図 第４図 ／７７ 第５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る磁壁を固定
   する方法において、磁性薄膜の表面に磁壁幅と同程度の
   幅のパターン状溝を形成し、該磁性薄膜面に垂直の方向
   に適宜の強さのバイアス磁界を印加することを特徴とす
   る、磁壁固定方法。
2. （２）溝のパターンが細長いリング状である、特許請求
   の範囲第１項の磁壁固定方法。