JPH0283887A - 磁気バブル記録素子 - 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、磁気バブルを利用した記録媒体と、その使用
方法に関する９、 ［従来の技術〕 磁気バブル記録素子−は、゛１′、導体記録素子と並＜
ｉして開発が１Ｊなわれ、非揮発ヤ１のメモリであるこ
と、高温での動作が安定であることなどの特徴を自し利
用が進んでいる。

従来の磁気バブル記録素子の形状の例を第８図（ａ）、
（ｂ）に示す。なお、第８図（ａ）はその断面図、第８
図（ｂ）はその平面図である。

第８図（ｉｌ）　、　（ｂ）に於て、５１は、バブル形
成を行なうガーネット基板、５２は磁気バブル転送用の
パーマロイなどから成る転磁ｆ１層、５３は絶縁スペー
サー層、５４はバブル転送磁界発生用、あるいは記録、
山／１時の各種（１ｉ弓をやりとり−４る為の導体膜（
配線パターン等）を示す。

従来の磁気バブルの転送は、例えば磁気バブル記録素子
の外部に置かれた二コイル又は第８図（ｂｌに示される
導体膜５４などにより発生される面内方向の回転磁界に
より、転送パターンの軟磁性層５２を回転磁界方向に磁
化する。このとき第８図（ａ）においてガーネット基板
５Ｉに、保持されている磁気バブルは、転送路５２の周
縁に発生するバブル捕捉点く磁化の発生点）に引かれて
転送される。

磁気バブルの形成は、例えば転磁性膜転送パターンの特
異点において近接する導体膜に電流を流して発生させた
局所磁界を使って行なっている。また、磁気バブルの有
無の検出は、転送路のパターンの途中に配された例えば
ホール素子などのデ、ｆテクタにより行なっている。こ
のようにバブルの発生、消去等は公知の方法により行な
われ、バブル記録素子が構成される。

しかし、このようなバブル記録素子においては、磁気バ
ブルチップ」−に転送路及び各信号線の配線パターンを
設ける微細加］−と、バイアス及び駆動磁界発生の為の
磁石及びフィルの実装などが必要になり、低６１ｉ格で
小さな記録素ｒを提供することが困難である。

特に、きわめて高い記録密度と、情報の完璧な非揮発性
と高い信頼性は、カード状等の携帯用の記録装置として
は好適であるが、前記のように小型化、軽量化が難しい
のが現状であった。

一方、記録媒体として、レーザービームを利用してビッ
トの記録、再生、消去を行なう光磁気ディスクの開発も
行なわれている。光磁気ディスクでは、ビット列のアク
セスは、ディスクの回転、ヘッドの移動によって行なう
ので磁気バブル記録素子のような転送路及び各種信号線
は不要になる。しかし、１μｍ程度の微小ビットをディ
スク内の正確な位置で記録、再生するには、記録、再生
ヘッドの駆動、ディスクの回転などを高精度で制御しな
ければならない。同時にディスク基板についても基板の
そり、複屈折、厚さのムラ、中心の穴あけ精度などすべ
てにわたって高精度に加Ｊニしなければならず、装置自
体が高価になる問題点があった。

［発明の背）；Ｌ］ 上記問題点を解決すべく、本出願人は、特願昭６２−３
０　Ｉ　５０５　”ｙ等において、次の様な磁気バブル
記録素子（磁気バブルカード）及びシステムを提案した
。

それはあらかじめ転送路のパターンを有する基板−１１
に、バブルを形成する磁性層とバブルを安定化させるバ
イアス磁界を与える磁性層を設けたもので、転送路及び
各種信号線の配線パターンを設ける為の一切の微細加−
［を不要にした、新しい磁気バブル記録素子である。こ
の磁気バブル記録素子は、光磁気ディスクと同様にして
、レーザービームなどの光源を用いることにより、磁気
バブルカードと非接触で、バブルの形成（記録）、バブ
ルのイ１無の検出（再生）、バブルの消去（消去）を行
うことができる。

すなわち、Ｌ記発明は、従来は情報の記録、消去、再生
に対応した構成を１つの素子内に納めることにより複雑
化、大型化、且つ重量化してしまった磁気バブル記録素
子の欠点を、磁気バブルその記録媒体への記録、再Ｉｔ
、消去を行なう光学的方法を組合わせること（機能分離
すること）により解決したものである。

［発明が解決しようとする課題及び手段］このような磁
気バブル記録素子において、装置の信頼性を向」ニさせ
るには、磁気バブルの転送時に生じるバブル形状の変化
を小さくし、転送誤りを防止することが重要である。

本発明はそのような課題を達成するために成されたもの
である。

即ち、本発明は、磁気バブル転送のパターンを形成した
基板−Ｌに磁気バブルを形成するだめの磁性層と前記磁
気バブルを安定に保持するだめのバイアス磁界を５える
磁性層とを設けた磁気バブル記録素子であって、 磁気バブルを形成する磁性層とバイアス磁界を与える磁
性層の磁化の向きがバブル形成部では、非安定状態であ
り、非バブル形成部では安定状態であることを特徴とす
る。

の保持及び転送のみを考えた構成の記録媒体と、［実施
例］ 以ト、本発明の磁気バブル詔録素ｒに−）いて図面を参
照し、つつ説明する。

なお、本発明の磁気バブル記録素子の適用としては、携
帯・Ｎｌの点からカー　ト状が一番好適と思われるので
、以トの実施例においては磁気バブルカードを例１、：
取り説明する。

第１図（Ｘ］ｔ　ｌま本発明の磁気バブルカードの構成
を示す模式断面図である。

同図に、１．５いて、１はバブルの転送パターンをイ」
する基板である。基板の材料は、金属、２１′導体、あ
るいは誘電体である種々の無機材料、あるいはプラスチ
・・ツクが用いられる１、 ２は磁気バブル形成０工能な膜である。材料には攬−１
、類元素と遷移金属の合金ｆ■直磁化膜が用いられる。

成膜方法はスパッタリング、真空蒸着、ＣＶＩＩ法など
が用いられる。

；３は磁気バブル形成膜２で形成されたバブルを安定に
保持するだめのバイアス磁界を与える！ｌ！偵磁化膜で
ある７、膜の材料、形成力法は、ともに磁気バブル形成
膜２と同様に選択することができる。

バブルを転送中にも、安定なバイアス磁界を得るには、
磁気バブル形成膜２．！ＴＰ直磁直販化膜３磁性層が磁
気的に強く結合していて、磁気バブル形成膜２の而に垂
直方向の磁化が飽和するときの印加磁界よりも、バイア
ス磁界を１ｊえる磁性層；３の磁化の反転が起こるとき
の印加磁界の力が人きくなる様に両層の材料組成を選ぶ
。

第１図（ｂ）は磁気バブルカードの構成のｆ面図であり
、１０は磁気バブル転送用のパターンを小ず。パターン
はしゆず状の：］ンデイニュアスディスクパターンであ
る。

第２図は第１図（ａ）のバブルカード構成の変形例を示
す図である。同図において第１図ｆａ）　と同じ部分に
は同じ番号が付してあり、４は転送パターン部において
バブル捕捉点の磁荷（つまり面内成分の磁化）を大きく
する為の軟磁性膜を示す。５は各磁気膜の耐候性、耐久
ｒｌ＋を向にさせる為の保護膜である。保護膜５の材料
は酸化物、窒化物、炭化物などの無機材料あるいは金属
トオ料、あるいは光や熱などで硬化する高分子材料が用
いられる。重ｉｊ：Ｈ磁化膜３と軟磁性膜４の磁性膜は
位置が入れ換っても良い。また軟磁性膜４は、必ずしも
磁気バブル形成膜２と相接して配される必要は無い。ま
た各磁気膜の間に保護膜５を設けることもＩ’ｌＪ能で
ある。

この磁気バブルカードに於て、バブルの転送は、外部に
置かれた：］−（ルに」；り発生される基板面内方向の
回転磁界により転送パターンの周縁部（つまり基板の凹
凸により磁ｆ１膜が不連続になる部分）に発１１−４“
るバブル捕捉点（つまり基板面内）Ｊ向の６Ｂ　６：ｉ
の発ｌＦ点）の移動により、転送バタンの周縁部に沿っ
てバブルを移動することにより？−１な才）れる。

従来の転送パターンは、面内磁化の軟磁性層より成るの
で、その周縁部には、強いバブル捕捉点（つまり面内方
向の大きな磁？：；■の発１１点）を／１１′する。　
ノＪ、本発明の磁気バブルカードにおいて、第２図にお
いて軟磁性膜４を設けない場合においても転送パターン
の周縁部において、基板面内方向の磁荷の発生点を生ず
るのは、次の理由による。

第３図は、その理由を示すだめの図で本発明の磁気バブ
ルカード構成の一部拡人断面を示した図である。同図に
おいて、１は基板、２は磁気バブル形成可能な膜、３は
磁気バブル形成膜２にバイアス磁界を句える磁性膜であ
る。

磁性膜２．３は容易磁化方向が基板面に屯直になる様に
その組成を選ぶので、本来基板而内方向には容易に磁化
されない。しかし軟磁性１模４に小されるパターン周縁
部に堆積した磁性膜は、磁性材料元素の基板に入射する
方向が、斜入射となり、基板面に垂直な方向も、水・Ｉ
′なツノ向もそれぞれ磁化されやすい成分を持つ様にな
る。また軟磁性膜４は、磁気バブルを転送する為に基板
面内ツノ向の回転磁界を印加すると軟磁性膜４の位置の
膜の垂直方向の成分が容易に磁化され、バブル捕捉点が
発生ずる。

また第；３図のような軟磁性膜４を設ければ、膜の不連
続部分である転送路の周縁部には強いバブル捕捉点が発
生する。

第４図及び第５図に於て磁気バブルを形成する磁性層と
、バイアス磁界をｔ−ノえる磁性層、それぞれの磁化の
向きと、転送中のバブルの形状安定ヤ１との関係を小ず
。

福１−類丸素−遷移金属合金膜では、第９図、第１０図
に小すように希ＩＪｎ元素の副格子磁化１（太い黒失印
て小す）と遷移金属元素の副格丁−磁化↑（細い黒矢印
で示１）がそれぞれ反平行になるように磁気的な結合力
が働く。

現われる磁化の大きさｌ１ｌ（白抜き矢印で示す）は、
そねぞれの副格子磁化の差（ｉ−１）となる。それぞれ
の磁や１層が安定であるのは、両層の希り類ノ＋−素と
遷移金属元素の副格子磁化が同じ向きを向くときである
。、Ｊｌ安定である場合は、第９図（ｂ）、第１Ｑ図（
ａ　）のように層間に磁壁が現われる、 そこでそれぞれの磁ｆｉ層の副格子磁化が同じ希Ｉｎ　
ｉシ素どうしあるいは遷移金属元素どうしが優位なもの
については、それぞれの磁化が甲１１のときに安定であ
る。

また副格子磁化の一力が希１′、類元素、他ノＪが遷移
金属元素優荀なものについては、それぞれの磁化が反平
行のときに安定である。

第４図はバブル形成域でそれぞれの磁性層の磁化の向き
が非安定である場合、第５図は安定である場合のそれぞ
れのバブルの観察形状を示す。

第４図及び第５図に於て（ａ）は静＋Ｌ時、（ｂ）は転
送中（右横方向へ）の場合である６なお観察した試料は
、エツチングにより転送パターンの刻まれたガラス基板
に、スパッタ法により２μの厚さのＧｄ＋ｓトｅ７ｓＭ
Ｏ＋ｏ　（原子比）からなる磁気バブル形成層と１μの
ｊ′ｊ５さの［ｂ２ｏ１・ｅｅｃｃＯ＋ｓ　（原ｒｔＬ
）からなるバイアス磁界を５える磁性層と０１５μの１
ツさの５ｉＪ４からなる保護層を積層したものを使ＩＩ
Ｉ　Ｌ。

た、１それぞれの磁性層の副格子磁化は、；ａ移金属元
素が優位であった。またＧｄ＋ｒ）ｅｔａＭ＋ｎ層の保
磁力は約２００ｃ、飽和磁化４１Ｍ５は５００Ｇ、ｒ　
ｌｌ、ｏ　ＦＣｌｌＩＩ　ＣＯ＋ｒ＋層の保磁力は、約
７ＫＤｃ、砲手１磁化４πＭｓは、６００Ｇであった。

第４図のバブルは、上記磁気バブルカード試料をｌ０Ｋ
Ｇ以−１−の磁界中で一方向に磁化して、後述するバブ
ル記録両生装置によりそれぞれの磁化の向きが非安定で
あるバブルを発生した。バブルの径は、約２５μであっ
た。

第１１図（δ）は、ｌ　ＯＫＧ以上の磁界で一方向に磁
化したＪｌ−バブル形成域の磁化状態を示す。

（１））は磁化の向きが非安定であるバブルを形成した
磁化状態を示す。

第５図のバブルは、−１−記バプルカード試料を１０Ｋ
Ｇ以１−の磁界中で一方向に磁化した後、後述するバブ
ル記録両生装置によりバブル形成層の磁化だけを反転さ
せる磁界（約７００ｅ）を加え、非バブル形成域のそれ
ぞそれの磁化の向きを非安定にし７た後、それぞれの磁
化の向きが安定であるバブルを発生した。バブルの径は
約３μであった。

第１２図（と１）はバブル形成層の磁化だけを反転させ
たＪ１バブル形成域の磁化状態を示す。

〈ｂ）は磁化の向きが安定であるバブルを形成した磁化
状態を示す。

第４図及び第５図の（ａｔ　、　（ｂ）の観察によると
、第４図の場合はバブル転送中の形状変化が小さいが、
第５図の場合は、（ｂｌで示す転送中にバブルが転送方
向に伸びる変形が見られた。さらに転送の為の回転磁界
をＩ　００　ｋ　ｌｌ　７．以十にするとバブルがちぎ
れる現象も見られた。これは、バブルの磁化状態が）１
゛安定なものに限り、小さい磁化がもしも発生したとし
てもすぐに消失してしまうので転送残りを生じない為、
バブルの磁化状態が非安定なものは良好な転送が行なわ
れるが、バブルの磁化状態が安定なものは転送がうまく
出来ないと考えられる。なお、これに関する具体的な構
成例は後述する。

次に本発明の磁気バブル記録素子の為の磁気バブルの形
成と磁気バブルの検出装置の概念図を第６図に示す。

第６図において、ご３２は゛１′導体レーザー秀の光源
、３３は偏光ビームスプリッタ、３４は光を集束させる
対物レンズ、３０は本発明の磁気パブル１：［１録素ｒ
、：３５は検光子、３３６は光センサーである３、 〒１′導体レーザー３２より出射されたピー１１は、偏
光ビームスプリッタ３：′３と対物レンズ３４を通過し
、て、本発明の磁気バブル記録素子３０にに集光される
。磁気バブル記録素ｒ３０で反射されたレーザービーム
は対物レンズ３４、偏光ビームスプリッタ；３；３、検
光子３５を通過して光センサ：３６に述する。

磁気バブルの形成にはりＶ導体レーザー３２の出力を大
きくすることで磁気バブル記録素子３０の集光点での温
度をトｄさせ、磁気バブル形成膜２の磁化を反転させる
８、必要に応して磁化反転を補助する磁界を印加しても
良い、。

磁気バブルの検出には、光磁気効果を利用する。つまり
磁気バブル検出エリアで反射されたレーザービームは磁
気バブルの磁化の向きにより偏光面の回転する方向が異
なるので検光子３５の設定角度を適１Ｆにすることによ
り、磁気バブルのイｊ無によって光センサー　３３６に
入射するレーザビームの光計が変化する現象を利用する
。

第７図はト記Ｄｉｔ理により、記録、消去、再生を打な
う場合のカードの形態を模式的に示した図である。同図
において、１．Ｉ〜１−６はそれぞれバブルの転送路を
示す。ｌ−）、〜Ｙ）６は光学的り段により、転送路中
でバブルの形成、読出し、消去の？Ｉなわれる領域を示
す３゜ ［ｒｌ’４細な実施構成例］ 次に、本発明の磁気バブルカードの構成例、転送実験例
を示すが、本発明の範囲は以ドの記述に限定られるもの
でないことは明らかである。

第１図（ｂｌ　に小す様な転送パターンを有するアクリ
ル樹脂基板を用いた。パターンは直径的４μのしゆず状
のコンディニュアスディスクパターンで、パターン部と
バブル形成部との段差は約５μ、パターン周縁部のバブ
ル形成部とのなす角は約６０度であった。

次にスバ・ツタ法により保護膜として＾１２０３膜を０
、ｌＩＬの厚さに設けた。次にスパッタ法により磁気バ
ブル形成層として、ＩＩ　ｄ　２０　Ｆ　Ｃ？　ｎ　Ｃ
ｕ　ｌ　＋ｌ　（Ｊｊｌ子比）膜を３μのＩＩ７さに設
けた。飽和磁化は、４πＭｓて７００Ｇ、保磁力は４０
０ｅ、副路ｒ磁化は、Ｇｄ原イが（妾（鬼ンであ−）だ
。

次にスパッタ法によりバイアス磁界を発生させる層とし
て、Ｄｙｚｓ）（！５ｓｃＯ２ｏ　（原子比）膜を０５
μの厚さに設けた。飽和磁化は、４πＭｓで５００Ｇ、
保磁力は、６ＫＯｅ、副格子磁化はＦｅ、　Ｃｏ原子が
優（＼ンであった。

次にスバ・ツタ法により、保護膜としてＣ「膜を０．２
μの厚さに設けた。

次に作成した磁気バブルカードサンプルを１０にＧ以ｌ
゛の印加磁界で、それぞれの磁性層の磁化を基板面垂直
、一方向に揃えた後、第６図に示したデータの入出力装
置にて、第４図及び第５図ｆａ）（ｂｌ　の様なぞねそ
れの磁化状態のバブルを形成した、。

つまり、非バブル形成域を−・方向にｌ　ＯＫ　Ｇ以１
−の磁界を印加して形成するものは、第１表のサンプル
ｌ−２，２−１，３−１である。非バブル形成域を　ツ
ノ向にＩ　ＯＫ　Ｇ以１の磁界な印加後。

バブル形成層の磁化だけを反転させるだけの磁化を印加
するものは、第１表のサンプルＩ−１゜２−２．３−２
である。

次に１５０Ｇの基板面内方向の回転磁界を２０１１ｚの
周波数で！うえながらバブルの移動を偏光顕微鏡で観察
した。この結果転送パターンに沿って、約７３μ直径の
磁気バブルが動くのが観察できた。

次に磁気バブル形成層とバイアス磁界を発生させる層の
材料組成と膜ｊ１７を変化させた以外は、１記構成例と
同様の磁気バブルカードサンプルを作成し、同様にして
バブルの移動を観察した。これらの結果を第１表に示す
。

第１表の活眼より、バブル形成層とバイアス磁界を与え
る磁性層が、それぞれの磁化状態であっても、形成され
たバブルが非安定の磁化状態のときに良好に転送される
ことが分かる。

なおバブルが安定な磁化状態のときには、約２００回の
回転磁界を与えて転送した結果少なくとも１〜５回、バ
ブルがちぎれて転送残りを生じたり、転送されないエラ
ーを発生した、 ［発明の効果］ 以ト詳細に説明した様に、本発明の磁気バブル記録素子
によれば、転送パターンを有する基板上に磁気バブルを
形成する磁性層とバブルを安定に保持するためのバイア
ス磁界を与える磁性層を設けた磁気バブル記録素子で、
磁気バブルを形成する部分では、両磁性層の磁化状態が
非安定状態となる様に、磁気バブル記録素子の初期化、
記録を＜−ｉうことにより、安定したバブルの転送が行
なわれる様になった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂｌ　は、それぞれ本発明の磁気
バブル記録素子の構成を示す断面図、゛（ン面図である
。 第２図は、本発明の磁気バブル記録素子構成の変形例を
示す図である。 第３図は本発明の磁気バブル記録素子の構成を示す断面
図である。 第４図、第５図はそれぞれ磁化の向きが非安定な場合と
安定な場合のバブルの形状を示す図である。 第６図は本発明の磁気バブル記録素子のデータの入出力
装置の例を示す図である。 第７図は本発明に係る磁気バブルカードの構成の一例を
示す図である。 第８図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ従来の磁気バブル
記録素子の構成を示す図である。 第９図〜第１２図は磁ヂ１：層が安定な場合と、ジ）。 安定な場合を説明するだめの図である。 １：磁気バブル転送路のパターンを有する基板２：磁気
バブル形成可能な膜 ３：バイアス磁界を与える磁性ＩＩ！、￥４：軟磁性膜 ５：保護膜 ３０：本発明の磁気バブル記録素子 ３２：１１１導体レーザー ３３：偏光ビームスブリ、ンタ ３４：対物レンズ ３５：検光子 ３６：光センサ− １、、−１，６：転送路 Ｐ　ｌ〜］）６　：バブルの形成、読出し、消去の行 なわれる領域。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気バブル転送のパターンを形成した基板上に磁
   気バブルを形成するための磁性層と前記磁気バブルを安
   定に保持するためのバイアス磁界を与える磁性層とを設
   けた磁気バブル記録素子であって、 磁気バブルを形成する磁性層とバイアス磁界を与える磁
   性層の磁化の向きがバブル形成部では、非安定状態であ
   り、非バブル形成部では安定状態であることを特徴とす
   る磁気バブル記録素子。
2. （２）前記基板がパターン部とバブル形成部が同一平面
   上にない磁気バブル転送パターンを有する基板であるこ
   とを特徴とする請求項第１項記載の磁気バブル記録素子
   。
3. （３）前記磁気バブル記録素子の形状がカード状である
   ことを特徴とする請求項第１項記載の磁気バブル記録素
   子。