JPH0312093A - 磁気記憶素子およびその形成方法 - Google Patents

磁気記憶素子およびその形成方法

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JPH0312093A
JPH0312093A JP1144896A JP14489689A JPH0312093A JP H0312093 A JPH0312093 A JP H0312093A JP 1144896 A JP1144896 A JP 1144896A JP 14489689 A JP14489689 A JP 14489689A JP H0312093 A JPH0312093 A JP H0312093A
Authority
JP
Japan
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domain
ring
groove
shaped
stripe domain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1144896A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuharu Hidaka
桧高 靖治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Priority to US07/533,511 priority patent/US5036485A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/02Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements
    • G11C19/08Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure
    • G11C19/0858Generating, replicating or annihilating magnetic domains (also comprising different types of magnetic domains, e.g. "Hard Bubbles")

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、不揮発生の超高密度固体磁気記憶素子に関す
る。
(従来技術とその問題点) 膜面に垂直方向を磁化容易方向とする強磁性体(フェリ
磁性体も含む)膜に存在するストライプドメインの周囲
のブロッホ磁壁中に作った相隣る2本のVBLからなる
VBL対を記憶単位として用いる磁気記憶素子において
、前記ストライプドメイン保持層表面に前記ストライプ
ドメインを安定化したい領域にわたって選択的に溝掘り
して、溝の中に前記ストライプドメインをリング状スト
ライプドメインの形で安定化させていた。その構成の概
略を説明する。第3図に示すストライプドメイン保持層
1の表面にストライプドメインをリング状に保持したい
部分だけ選択的に溝掘りして溝3をつける。この幅はス
トライプドメインの自然幅W0(無磁界状態での幅)よ
り大きく、かつ2W0以下程度とする。
この理由は溝が狭すぎると、ドメインが溝の中を安定性
よく伸びて行かない。また広すぎると、ドメインが内側
の膜厚段差境界から逃げ出したり、ドメインがもう1本
溝に入ったりする。溝の境界の内、境界4はその内側に
凸部が存在するため、リング状ストライプドメイン6の
内側磁壁を4に引きつける役目をし、境界5はリング状
ストライプドメイン6を初期設定するとき、内側磁壁が
4からあまり離れた状態にならないようにするためのガ
イドの役目をしている。さらに、4の境界をもつ凸部の
幅はW0以上にしておく必要がある。こうしておかない
と、ストライプドメイン6を溝の中にリング状に保持し
たとき、境界4を持つ凸部を挟む両側の直線状ドメイン
間の反発相互作用が強くなり、リング状ストライプドメ
インの内側磁壁が境界4直下にしっかり固定されなくな
る。以上の条件を満たすように溝3をつけると、ストラ
イプドメインは第3図の6に示すように溝掘り境界4を
内側径とするリング状に固定される。このようにストラ
イプドメインを保持すると、リング状ドメインの外側の
磁壁(境界4から離れて存在する磁壁)部のポテンシャ
ルウェルは主にストライプドメイン幅から決る反磁界効
果によって定まり、溝掘り部境界の微細なでき上がりむ
らに影響されなくなる。このような磁壁に外部印加パル
スバイアス磁界を加えた場合の磁壁移動は磁壁7の全体
に亘って均一となる。したがって、この磁壁の中にVB
L対の有無の形で記憶した情報をドメイン保持用の静バ
イアス磁界16と同じ方向にパルスバイアス磁界を印加
して、生じるジャイロ力を利用してVBL対を移動させ
る際に、その移動量をパルスバイアス磁界形状によって
制御することが容易になる。図中8.9はそれぞれドメ
イン内外の磁化の向きである。
前記ストライプドメイン保持層表面に前記ストライプド
メインを安定化したい領域にわたって選択的に第1の溝
堀りをして、溝の中に前記ストライプドメインをリング
状ストライプドメインの形で安定化させ、さらにその溝
の外側をもう一段掘った第2の溝領域を持っている。
第2の溝掘り部の内側境界5はリング状ストライプドメ
イン6を境界5に寄せつけず、むしろ逆に境界4に押し
つけるような有効磁界を発生している。
そして、4の境界を持つ凸部の幅はW0以上にしておく
。こうしておかないと、ストライプドメイン6を溝の中
にリング状に保持した時、境界4を持つ凸部を挾む両側
の直線状ドメイン間の反発相互作用が強くなり、リング
状ストライプドメインの内側磁壁が境界4直下にしっか
り固定されなくなる。
以上の方法でストライプドメイン安定化領域に溝3をつ
けると、ストライプドメインは第3図に6で示すように
、溝掘り境界4を内側径とするリング状に固定される。
しかし、この方法では信頼性に問題が残った。ドメイン
を接合する導体線23が第2の溝の内側境界5を横切っ
ているため、所定の場所14でドメインを結合しようと
して導体線23に電流を与えると、その磁界によって、
接合しようとしたドメインの外側磁壁の一部が第2の溝
に落ち込んでしまう現象がしばしばでてきた。−旦ドメ
インが溝に落ち込むと、もとの状態に戻すことは不可能
であった。
また、リング状ドメイン形成のため、ドメインを配置さ
せたい溝の中の先端部13にバブルを発生させ、バイア
ス磁界を下げて、このドメインを溝3.3′の中へ伸し
ていく際、バブルの伸び方が期待通りでなく、凸部の両
側3.3′を伸びてきたドメイン先端が導入部15.1
5′に同じように入っていかないことがしばしば生じた
。このため、第1の溝で、バブルを発生した側と反対側
の先端14で、該凸部の両側の溝3.3′を伸びてきた
ドメインを接合することができず、リング状ドメインの
形成の信頼性が低い欠点があった。
本発明は従来の欠点を除去するため、前記ストライプド
メイン保持層表面に前記ストライプドメインを安定化し
たい領域にわたって選択的に第1の溝掘りをして、溝の
中に前記ストライプドメインをリング状ストライプドメ
インの形で安定化させ、さらにその溝の外側をもう一段
掘った第2の溝領域を持っている構成において、主要領
域においてドメインの一部が深い溝に落ち込むエラーを
除去し、かつストライプドメインを安定化させたい溝掘
り領域の先端部13に発生させたバブルが凸部先端をU
字型に囲んで溝内に安定化されるようにして、ストライ
プドメインを安定性よくリング状ストライプドメインの
形で安定化させることができる磁気記憶素子を提示する
ことにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、情報読み出し手段、情報書き込み手段および
情報蓄積手段を有し、かつ膜面に垂直な方向を磁化容易
方向とする強磁性体(フェリ磁性体を含む)膜に存在す
るストライプドメインの境界のブロッホ磁壁中に作った
相隣る2本の垂直ブロッホラインからなる垂直ブロッホ
ライン対を記憶情報単位として用い、該垂直ブロッホラ
インをブロッホ磁壁内で転送する手段を有し、前記スト
ライプドメインを細長いリング状ストライプドメインと
し、該リング状ストライプドメインの内部となる強磁性
体の部分を除いてその周囲を溝掘りし、さらに前記リン
グ状ストライプドメインの両側にその長手方向に沿って
さらに深い第2の溝を形成してなる磁気記憶素子の形成
方法において、リング状ストライプドメインの形成過程
で外部から加える局所磁界において両先端邪近傍の第2
の溝の周縁部の膜面垂直方向磁界の絶対値を他の領域に
比べて大きくすることを特徴とする磁気記憶素子の形成
方法と、前記構成においてリング状ストライプドメイン
の画先端部近傍の第2の溝の周縁部に電流印加用導体線
を配置し、さらにリング状ストライプドメインの先端部
領域またはその近傍にW形状の導体線を配置して構成し
た磁気記憶素子である。
(作用) 本発明は上述の構成を取ることにより、従来技術で、ド
メイン保持部溝の先端部13に発生したバブルを凸部を
囲む両側の溝の中へ同時に伸ばす信頼性が低かったこと
、およびリング状ストライプドメインの形を形成するた
めの導体線電流磁界によってドメインが深い方の溝に落
ち込んでいた欠点を改善し、マイナループ用ストライプ
ドメイン初期設定に関する問題点を解決した。構成の詳
細を説明する。
第1図に示すストライプドメイン保持層1の表面をスト
ライプドメインをリング状に保持したい部分だけ選択的
に溝掘りして溝3をつける。この幅はストライプドメイ
ンの自然幅W0(無磁界状態での幅)より大きく、かつ
2W0以下程度とする。この理由は溝が狭ずぎると、ド
メインが溝の中を安定性よく伸びて行かない。また広す
ぎると、ドメインが内側の膜厚段差境界4から逃げ出し
たり、ドメインがもう1本溝に入ったりする。溝の境界
の内、境界4はその内側に凸部が存在するため、ストラ
イプドメイン6の内側磁壁が4からあまり離れた状態に
ならないようにするためのガイドの役目もしている。
境界5の外側をさらに掘って、境界5がリング状ストラ
イプドメイン6を境界5に寄せつけず、むしろ逆に境界
4に押しつけるような有効磁界を発生させている。なお
、4の境界を持つ凸部の幅はW0以上にして、ストライ
プドメイン6を溝の中にリング状に保持したとき、境界
4を持つ凸部を挾む両側の直線状ドメイン間の反発相互
作用のため、リング状ストライプドメインの内側磁壁が
境界4直下にしっかり固定されなくなる不安定性を取除
いている。このような有効な特徴を持った構造に信頼性
よくリング状ドメインを配置するため、主要領域におけ
る深い方の溝の周縁において膜面垂直向きに静的に加え
られている磁界を他の領域とその向きは同じであるが、
絶対値を大きくするようにドメイン発生用およびドメイ
ン接合用の電流印加導体線を配置し、さらにリング状ス
トライプドメインを安定化させたい溝の先端部13.1
3′にW型の導体線10を配置して、該溝の中に凸部先
端を囲むU字型のドメインを発生させることによって、
発生したドメインを所定の溝3.3′の中を所定の位置
15.15′まで伸ばし、14で示す位置で、ドメイン
を境界5の外側の溝に落とすことなく、導体パターン1
1に与えた電流磁界によって接合し、リング状ドメイン
を形成できるようにする。
以上の方法でストライプドメイン安定化領域に溝3をつ
けると、ストライプドメインは第1図に6で示すように
、溝掘り境界4を内側径とするリング状に固定される。
このようにストライプドメインを保持すると、リング状
ドメインの外側の磁壁(境界4から離れて存在する磁壁
)部のポテンシャルウェルは主にストライプドメイン幅
から決まる反磁界効果によって定まり、溝掘り部境界の
微細な出来上がりむらに影響されなくなる。このような
磁壁に外部印加パルスバイアス磁界を加えた場合の磁壁
移動は磁壁7の全体に亘って均一となる。したがって、
この磁壁の中にVBL対の有無の形で記憶した情報をド
メイン保持用の静バイアス磁界16と同じ方向に加えた
パルスバイアス磁界によってVBL対に生じるジャイロ
力を利用して移動させる際に、その移動量をパルスバイ
アス磁界形状によって制御することが容易になる。図中
8.9はそれぞれドメイン内外の磁化の向きである。
(実施例) 以下、実施例を示す。第1図はストライプドメインをリ
ング状に形成していく過程を、この素子で必要条件とさ
れているストライプドメイン磁壁内にVBL対で記憶さ
れた情報を読み出しの際、バブルドメインに変換し、あ
るいは書き込みの際、メインジャライン19にバブルの
有無の形で表したデータをストライプドメイン磁壁内に
VBL対で記憶する機能を果たすためのゲート部12を
含む溝掘りパターン形状の一例について具体的動作過程
を示す。溝掘り部3の先端13にW型バブル発生器10
をおく。予め、有効チップ全体にバイアス磁界16と同
じ向きの磁界を加えてチップ全体の磁化を16の向きに
飽和させておく。そして、適当なバイアス磁界Hzを加
えた状態で、このバブル発生器10にパルス電流を与え
ると、W型導体パターンの2つのノツチの中13に先端
を持ち、13′でつながったU字型のドメインが発生し
、凸部両側の溝の中を凸部のもう一方の先端のさらに先
の導入部15.15′まで伸びていく。そしてU字型ド
メインになる。このようなドメインに対して導体パター
ン11にパルス電流を与えて、二つの導体パターンの間
の領域14で15の中に伸びたドメインと15”の中に
伸びたドメインとを接合する。接合されたストライプド
メインの形状はバイアス磁界Hzと磁壁の表面エネルギ
ーを最小にしようとする磁壁表面張力の作用できまる。
バイアス磁界Hzを調整すると、最終的には第1図に6
で示すようなリング状ストライプイドメインになる。
このドメイン6の外周磁壁7に情報担体であるVBL対
を書き込む。領域12はブロッホラインメモリに必要な
バブルの有無で情報を表したメイジャライン19とVB
L対の有無の形で情報を記憶しているリング状ストライ
プドメイン磁壁部7とを結ぶゲート用のものである。
なお、第1の溝の深さはストライプドメイン保持層の全
膜厚の5%〜40%の範囲まで実際に評価したが、リン
グ状ストライプドメイン形成に関しては問題はなかった
。第2図は第1図に示したユニットを多数本配したメイ
ジャ・マイナ構成の1例である。
(発明の効果) 本発明により、従来問題となっていたリング状ストライ
プドメインの内側磁壁が溝掘り段差境界から離れてしま
う不安定性が大幅に改善された。
ストライプドメイン安定化の際の磁壁部のポテンシャル
ウェルの不均一性は従来通り取り除くことができるため
、ブロッホライン対の転送の安定性が高くなり、したが
って、ブロッホラインメモリの信頼性が改善された。さ
らに、多数本のリング状ドメインを平行して安定化する
ことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のリング状ストライプドメイン保持層の
構成例を示す図。第2図は本発明のストライプドメイン
保持法を用いたチップの構成例を示す図。第3図は従来
のリング状ドメイン保持法の構造例を示す図。 図において、1ニスドライブドメイン保持層、2:第1
の溝掘り部内の凸部(プラトー)、3:第1の溝掘り部
、4:溝掘り部内側境界、5:第2の溝掘り部内側境界
、6:リング状ストライプドメイン、7:ストライプド
メイン外周磁壁、8ニドメイン内磁化向き、9ニドメイ
ンの外側の磁化向き、10:W型バブル発生器導体パタ
ーン、11:U字型ドメイン先端結合用導体パターン、
12ニドランスフアゲ一ト部、13.13゛:第1の溝
掘り部先端(U字型ドメイン発生部)、14:第1の溝
のもう一つの先端部、15.15′=ストライプドメイ
ン先端部導入ガイド、16:静バイアス磁界の向き、1
7:第2の溝掘り部(ゲート部ガイド)、18:第2の
溝掘り部(U字型ドメイン導入部外枠)、19:メイジ
ャライン(バブル転送路)、20:メイジャラインのガ
イド(第2の溝掘り部)、21.22:バブルドメイン
発生器、23ニスドライブドメイン結合用導体パターン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)情報読み出し手段、情報書き込み手段および情報
    蓄積手段を有し、かつ膜面に垂直な方向を磁化容易方向
    とする強磁性体(フェリ磁性体を含む)膜に存在するス
    トライプドメインの境界のブロッホ磁壁中に作った相隣
    る2本の垂直ブロッホラインからなる垂直ブロッホライ
    ン対を記憶情報単位として用い、該垂直ブロッホライン
    をブロッホ磁壁内で転送する手段を有し、前記ストライ
    プドメインを細長いリング状ストライプドメインとし、
    該リング状ストライプドメインの内部となる強磁性体の
    部分を除いてその周囲を溝掘りし、さらに前記リング状
    ストライプドメインの両側にその長手方向に沿ってさら
    に深い第2の溝を形成してなる磁気記憶素子の形成方法
    において、リング状ストライプドメインの形成過程で外
    部から加える局所磁界において両先端部近傍の第2の溝
    の周縁部の膜面垂直方向磁界の絶対値を他の領域に比べ
    て大きくすることを特徴とする磁気記憶素子の形成方法
  2. (2)情報読み出し手段、情報書き込み手段および情報
    蓄積手段を有し、かつ膜面に垂直な方向を磁化容易方向
    とする強磁性体(フェリ磁性体を含む)膜に存在するス
    トライプドメインの境界のブロッホ磁壁中に作った相隣
    る2本の垂直ブロッホラインからなる垂直ブロッホライ
    ン対を記憶情報単位として用い、該垂直ブロッホライン
    をブロッホ磁壁内で転送する手段を有し、前記ストライ
    プドメインを細長いリング状ストライプドメインとし、
    該リング状ストライプドメインの内部となる強磁性体の
    部分を除いてその周囲を溝掘りし、さらに前記リング状
    ストライプドメインの両側にその長手方向に沿ってさら
    に深い第2の溝を形成してなる磁気記憶素子において、
    リング状ストライプドメインの両先端部近傍の第2の溝
    の周縁部に電流印加用導体線を配置してあることを特徴
    とする磁気記憶素子。
  3. (3)特許請求の範囲第2項記載の磁気記憶素子であっ
    て、リング状ストライプドメインの先端部領域またはそ
    の近傍にW形状の導体線を配置してあることを特徴とす
    る磁気記憶素子。
JP1144896A 1989-06-06 1989-06-06 磁気記憶素子およびその形成方法 Pending JPH0312093A (ja)

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US07/533,511 US5036485A (en) 1989-06-06 1990-06-05 Bloch-line memory device capable of stably generating a magnetic domain

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4583200A (en) * 1982-10-18 1986-04-15 Nec Corporation Magnetic memory device capable of memorizing information in a stripe domain in the form of a vertical Bloch line pair
US4731752A (en) * 1985-04-15 1988-03-15 Nec Corporation Bloch line memory device with stripe domain stabilizing means
JPH0782745B2 (ja) * 1987-04-13 1995-09-06 日本電気株式会社 磁気記憶素子

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US5036485A (en) 1991-07-30

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