JPH0222468B2 - - Google Patents

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JPH0222468B2
JPH0222468B2 JP56015477A JP1547781A JPH0222468B2 JP H0222468 B2 JPH0222468 B2 JP H0222468B2 JP 56015477 A JP56015477 A JP 56015477A JP 1547781 A JP1547781 A JP 1547781A JP H0222468 B2 JPH0222468 B2 JP H0222468B2
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JP
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magnetic
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permanent magnet
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JP56015477A
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JPS57128911A (en
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Hidema Uchishiba
Seiichi Iwasa
Kazuyuki Yamaguchi
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication of JPH0222468B2 publication Critical patent/JPH0222468B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/18Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being compounds
    • H01F10/20Ferrites
    • H01F10/24Garnets
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11C19/08Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure
    • G11C19/085Generating magnetic fields therefor, e.g. uniform magnetic field for magnetic domain stabilisation
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はメモリパターン形成後の磁性ガーネツ
ト結晶膜について、コラプス磁界の温度係数をバ
イアス磁界印加用永久磁石の温度係数に合わせた
磁性ガーネツト結晶膜を有する磁気バブルメモリ
に関する。
磁気バブルメモリは非磁性ガーネツト、特に、
Gd3Ga5O12単結晶基板上に磁性ガーネツト単結晶
膜をエピタキシヤル成長させたものを基板とし、
この上に導電材料を用いて磁気バブルの発生回
路、ゲート回路などのコンダクタパターンと高透
磁率磁性材料を用いて転送回路、検出回路などの
パーマロイパターンからなる金属パターンを膜形
成してバブルメモリチツプを作り、このメモリチ
ツプを板状の永久磁石により挟持することにより
バイアス磁界を与えて磁気バルブを安定に保持す
る一方、X,Yの駆動コイルにより、このメモリ
チツプに平行に回転磁界を印加して駆動せしめ磁
気バブル情報の書き込み、読み出しを行うメモリ
である。
かかるメモリにおいて、従来、例えば「特開昭
52−26126号公報」に示されているように、バイ
アス磁界を印加する永久磁石の温度依存性が磁性
ガーネツト結晶膜のコラプス磁界の温度依存に類
似していることからBa或いはSrフエライトが用
いられ、一方エピタキシヤル成長させる磁性ガー
ネツト結晶膜はその成分組成を選定することによ
り、両者の温度係数を一致させていた。
この理由は広い温度範囲に亘つて磁気バブルメ
モリの動作領域を確保するためである。
さて、磁性ガーネツト結晶膜は膜面に垂直に強
い一軸異方性をもつて磁化し、縞状のストライプ
磁区を形成しており、磁気バブルメモリはこれに
バイアス磁界を与えることにより、これと反対方
向の磁区を反転縮小せしめ円筒状のバブル磁区と
し、これを記憶媒体として用いるものである。
ここでバブル磁区が円筒状で存在するバイアス
磁界の領域はバイアスマージンと呼ばれ、印加磁
界値がこの磁界値を越える場合はバブルは消滅
し、一方、この値より少ない場合は磁気バブルは
縞状磁区へとストライプアウトしてしまう。
第1図は磁気バブルメモリが安定に動作するバ
イアスマージンの温度依存性を模式的に示すもの
で、横軸にはメモリチツプの温度Tを、また縦軸
にはバイアス磁界HBをとつてある。
図で曲線1はコプラス磁界とバイアスマージ
ンとの境界線を、また曲線2にはバイアスマー
ジンとストライプアウト磁界との境界線を表
している。
またバイアスマージンの中央部に引かれた2
点鎖線3は永久磁石の温度依存性を示し、また斜
線出示した平行四辺形の領域4は磁気バブルメモ
リの正常動作領域であつて、この温度およびバイ
アス磁界の範囲で正常動作が保証されている。
ここで図から明らかなように、バイアスマージ
ンは温度の上昇と共に低バイアス側に変化する
性質があり、また永久磁石もこれに似た温度依存
性を示す材料が用いられているが、永久磁石の特
性を磁性ガーネツト結晶膜に一致させることは難
しいため、従来では上述の如く磁性ガーネツト結
晶膜の組成を選定することにより両者の温度係数
を一致させていた。
然しながら、本発明者らは磁性ガーネツト結晶
膜を組成選定によりその温度係数が永久磁石の温
度係数と一致するように形成しても、該磁性ガー
ネツト結晶膜上にパーマロイ薄膜よりなる転送回
路および導電薄膜よりなる発生回路、トランスフ
アゲートなどの金属パターンの被着形成を行う
と、該磁性ガーネツト結晶膜のコラプス磁界の温
度依存性がパターン形成前とは違つてくることを
実験の結果、初めて見出した。
第2図はパターン形成の前後におけるコラプス
磁界の温度依存性を比較したもので、横軸にはメ
モリチツプの温度Tを、また縦軸にはバイアス磁
界HBをとつてあり、ここに示した曲線は第1図
の曲線1に対応している。
第2図で実線5はパターン形成前におけるコラ
プス磁界の温度依存性で、−20〜+70℃の変化を
0℃で規格化して表すと温度係数はこの実施例の
場合−0.23%/℃であるが、パターン形成後の温
度依存性は破線6で示すように減り、温度係数は
−0.20%/℃となつた。
この原因は特に被着形成したパーマロイ薄膜パ
ターンの磁気特性によるものと思われる。
本発明者らはこの試験結果より金属パターンが
被着された磁気バブルメモリチツプについてコラ
プス磁界の温度依存性をバイアス磁界印加用の永
久磁石のそれと一致させるためには、従来の金属
パターンを全く意識しない手法では実現困難であ
ることを見出し、またその結果、金属パターン被
着前の磁性ガーネツトのコラプス磁界の温度係数
を永久磁石のそれより大きくすることを発明し、
且つその値として該磁性ガーネツト結晶膜のコラ
プス磁界の温度係数を0.01〜0.04%/℃大きくす
ることを発明した。
本発明において、例えばバイアス磁界印加のた
めの永久磁石がバリウムフエライトからなる場
合、その温度係数は約−0.19%/℃であるが、こ
の場合は磁性ガーネツト結晶膜の温度係数は−
0.20〜−0.23%/℃に増す必要がある。
但し、ここで云う温度係数は−20〜+75℃の変
化を0℃の値で現格化した値をさす。
次に本発明は、この温度係数の増加法として磁
性ガーネツト結晶において入面体位置のFeイオ
ンの一部をLuイオンで置換することを実施法と
する。
ガーネツトは立方晶系に属し高度の対称性をも
つ結晶であつて組成式は、 {A3 +++}〔B2 +++〕(B3 +++)O12 で表され、単位格子は24個のAイオン、40個のB
イオンおよび96個のOイオンとより構成され、
{ }は十二面体位置、〔 〕は八面体位置、( )
は四面体位置と呼ばれ、AおよびBイオンはOイ
オンにより囲まれた格子点の中心に占位してい
る。
ここでガーネツトの組成式で表されているA及
びBイオンの位置には各種のイオンが入り得る
が、バブルメモリ用ガーネツト結晶膜の組成式は
次の形で表されるものが適している。
{R3 +++}〔Fe2-x +++Mx+++〕 (Fe3-y +++My+++)O12 および {R3-y +++Cay++}〔Fe2 +++〕 (Fe3-x +++Mx+++)O12 この場合、Rイオンは希土類イオンでY,Sm,
Lu,Caなどが、MイオンとしてはLu,Al,Ge
などが挙げられる。
本実施例は、{YSmLuCa}3〔FeLu〕2
(FeGe)3O12の組成よりなる磁性ガーネツト結晶
膜についてコラプス磁界の温度係数増加法を説明
する。
第3図は単位格子を構成する陽イオンおよび陰
イオンの配列を示すものであり、ガーネツトの単
位格子はOイオン7の多面体よりなる結晶格子の
中心に陽イオンが占位するものの集合体と見做す
ことができ、この場合、十二面体位置に入る陽イ
オン8としてはY,Sm,LuおよびCa各イオンが
八面体位置に入る陽イオン9としてはFeおよび
Luイオンが、また四面体位置の陽イオン10と
してはFeおよびGeイオンよりなつている。
かかるガーネツトにおいて、飽和磁化Msはこ
れら各格子位置にある陽イオンの和として表され
る。
Ms=md−ma−mc ここで、 md……四面体位置にある陽イオンによる飽
和磁化 ma……八面体位置にある陽イオンによる飽
和磁化 mc……十二面体位置にある陽イオンによる
飽和磁化 ここで、mdとmaおよびmcとの符号が異なる
理由はガーネツトはフエリマグネチズムと云われ
る強磁性体であり、反強磁性体を形成する反対向
きの磁気能率の大きさが異なるため、その差だけ
自発磁化が現れるためである。
さて、十二面体位置にある陽イオン8(この場
合Y,Sm,Lu,Ca各イオン)の飽和磁化は小さ
いので、この場合無視するとガーネツトの時下と
しては四面体位置にある陽イオン10(この場合
Fe,Ge各イオン)と八面体位置にある陽イオン
9(この場合Fe,Lu各イオン)の和として表し
得る。
すなわち、 Ms=md−ma 第4図はこれを図解的に示したもので、斜線部
11はFeイオンによる飽和磁化を表し、一方白
地の部分12および13はそれぞれGeイオンお
よびLuイオンによる飽和磁化を表している。
ここで、Feイオンの磁気能率は0.5ボーア磁子、
一方GeイオンおよびLuイオンの磁気能率は0で
あるから、ガーネツトに飽和磁化Msはフエリマ
グネチズム強磁性体結晶で四面体位置と八面体位
置を占め、互いに反対向きの磁気能率をもつFe
イオンのみによるとしてよい。
さて、磁性ガーネツト結晶膜において磁気バブ
ルを消滅するに必要なコラプス磁界の大きさHo
は次式で与えられ、結晶の飽和磁化Msに比例す
る。
Ho=4πMs{1.01302+0.68556(l/h) −1.70787√/h} ここで、 Ho……コラプス磁界の大きさ l/h……特性長 ここで、 l=6w/4πMs2 h……膜厚 σw……磁壁エネルギー密度 (erg/cm2) ここで、第4図から飽和磁化Msを増加する方
法として2つあることが判る。
その1つは八面体位置のFeイオンの一部をLu
イオンで置換する方法であり、この場合はFeイ
オン間の交換相互作用は減少し、その結果キユリ
ー温度は低下すると共に飽和磁化Msとコラプス
磁界の大きさHoは増し、またHoの温度係数は増
加する筈である。
また別の1つは四面体位置のFeイオンの一部
に置換しているGeイオンの量を減少させる方法
で、この場合はFeイオン間の交換相互作用は増
加し、その結果キユリー温度は増加すると共に、
MsおよびHoの値は増加し、またHoの温度係数
は減少する筈である。
発明者等は初めの方法によりHoの温度係数の
調整を行つた。すなわち、磁性ガーネツト結晶膜
の八面体位置のLuイオンの置換度の増加を次の
ように行つた。
Luイオンは結晶成長に当たつて十二面体位置
と八面体位置の両方に占位できるので、八面体位
置のFeイオンをLuで置換度するためには、十二
面体位置に置換するLuイオンの残部により行わ
れる形態をとる。
第5図は{Y Sm Lu Ca}3〔Fe Lu〕2(Fe
Ge)3O12の組成のガーネツトでSmイオンに対す
るLuイオンの添加比を変えて結晶膜を作り、こ
の反磁界4πMsとキユリー温度を測定したもので、
横軸には反磁界4πMsを、また縦軸にはキユリー
温度Tcをとつてある。
図中の数字は磁性ガーネツト結晶膜育成の際の
Lu2O3とSm2O3の配合比(Lu2O3/Sm2O3)を示
し、白点はこの実験結果である。
曲線14はこれを結んだもので、Luイオンの
配合比が増すに従つて反磁界4πMsは増し、また
これを用いて転送回路、発生回路などのパターン
形成を行いコラプス磁界の温度依存性を測定した
ところ、Luイオンの配合比の増加に普例して温
度係数が増加することが認められた。
以上の本発明によれば、磁気バブルメモリチツ
プを実際に使用する状態で、該チツプの磁性ガー
ネツト結晶膜のコラプス磁界の温度係数がバイア
ス磁界印加用永久磁石の温度係数と一致した磁気
バブルメモリが得られ、該バブルメモリの使用温
度範囲が一層拡大された実用上極めて有効な磁気
バブルメモリを提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は磁気バブルメモリのバイアスマージン
の温度依存性の説明図、第2図はパターン形成の
前後におけるコラプス磁界の温度依存性、第3図
はガーネツトを構成する単位格子の配列図、第4
図は磁性ガーネツト結晶膜について飽和磁化Ms
の説明図、また第5図はLuイオンのSmイオンに
対する配合比を増した場合の影響の説明図であ
る。 図において、5および6はパターン形成の前後
におけるコラプス磁界の温度依存性、7はOイオ
ン、9は八面体位置に占位する陽イオン、10は
四面体位置に占位する陽イオン、11はFeイオ
ン、13はLuイオンである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 液相エピタキシヤル法により非磁性ガーネツ
    ト単結晶基板上に結晶形成された磁性ガーネツト
    結晶膜上に磁気バブルの転送回路、発生回路、検
    出回路などの金属パターンを被着して形成された
    バブルメモリチツプと、該メモリチツプ面に対し
    てほぼ垂直に磁界を印加し、前記磁気バブルを安
    定に保持させるための永久磁石とを少なくとも備
    えた磁気バブルメモリにおいて、 前記磁性ガーネツト結晶膜は、前記金属パター
    ン被着形成前の該磁性ガーネツト結晶膜のコラプ
    ス磁界の温度係数を前記永久磁石の温度係数に比
    べ0.01〜0.04%/℃大きくなるように形成し、 しかる後該磁性ガーネツト結晶膜に前記金属パ
    ターンを被着することにより、該磁性ガーネツト
    結晶膜と前記永久磁石の温度係数が一致するよう
    にしたことを特徴とする磁気バブルメモリの製造
    方法。
JP56015477A 1981-02-04 1981-02-04 Magnetic film for magnetic bubble memory Granted JPS57128911A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56015477A JPS57128911A (en) 1981-02-04 1981-02-04 Magnetic film for magnetic bubble memory
DE8282300553T DE3276142D1 (en) 1981-02-04 1982-02-03 Magnetic bubble memory chip
EP82300553A EP0057614B1 (en) 1981-02-04 1982-02-03 Magnetic bubble memory chip
US06/659,879 US4568618A (en) 1981-02-04 1984-10-15 Magnetic bubble memory chip

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JP56015477A JPS57128911A (en) 1981-02-04 1981-02-04 Magnetic film for magnetic bubble memory

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JPS57128911A JPS57128911A (en) 1982-08-10
JPH0222468B2 true JPH0222468B2 (ja) 1990-05-18

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ID=11889873

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EP (1) EP0057614B1 (ja)
JP (1) JPS57128911A (ja)
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Also Published As

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EP0057614B1 (en) 1987-04-22
US4568618A (en) 1986-02-04
EP0057614A2 (en) 1982-08-11
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