JPS5996590A - ストライプドメイン・マイナ−ル−プ形成方法 - 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】 本発明は、膜面に垂直な方向を磁化容易方向とする強磁
性体膜に存在するストライプドメインの境界のブロッホ
磁壁の中に作った相隣る垂直プロッホライン対を記憶情
報単位として用い、該磁壁内で転送する手段を有するこ
とを特徴とする磁気記憶素子（プロッホラインメモリ素
子）において、各マイナーループ部にストライブドメイ
ンを形成する方法に関するものである。

磁気バブル素子の開発は高密度化を同相して各所でパー
マロイデバイス、イオン注入コンティギーアスディスク
デバイス、電流駆動デバイスおよびこれらを組合せたい
わゆる混成型デバイスについて盛んに行われている。こ
れらのデバイスの高密度化の限界は、バブル転送路を形
成するためのフォトリソグラフィー技術にあるといわれ
てきた。

しかし、近年、その技術が長足に進歩してきた。

その結果、高密度化のだめの材料すなわち、バブル径を
どこまで小さくできるかが問題視されるようになってき
た。現在使用されているガーネット材料では、到達可能
な最小バブル径は０．３μｍといわれている。しだがっ
て、０．３μｍ径以下のバブルを保持するバブル材料は
ガーネット材料以外に求めなければならない。これは容
易ではなく、ここがバブル高密度化の限界であるとさえ
考えられている。

一方、このようなバブル保持層の特性に基く高密度化限
界を大幅に改善し、かつ、情報読出し時間は従来の素子
と同程度に保つことができる、新らたな記憶素子が提案
されている。この磁気記憶素子は情報読出し手段と情報
書込み手段と情報蓄積手段を備え、膜面に垂直な方向を
磁化容易方向とする強磁性体膜（フェリ磁性体膜を含む
）に存在するストライブドメインの周辺のブロッホ磁壁
の中に作った相隣合う垂直プロッホライン対を記憶情報
単位として用い、該垂直プロッホラインをブロッホ磁壁
内で転送する手段を有することを特徴とする。この素子
構成をメジャーマイナー構成とする場合、メジャーライ
ンでは従来通りバブルドメインを情報単位とし、マイナ
ーループをストライプドメインで構成し、その周辺のブ
ロッホ磁壁内に存在する垂直プロッホライン（以下ＶＢ
Ｌという。）を情報単位とする。全体の情報の流れを示
すと、まず、発生器で書込まれた情報（バブルの有無）
は書込みメジャーラインを移動する。この情報をマイナ
ーループへ記憶させるために、バブルの有無で示された
メジャーライン上の情報をマイナーループへＶＢＬＯ形
でトランスファーできるように、マイナーループをＶ］
３Ｌを保持できるブロッホ磁壁で構成することが本発明
の特徴であＱ１記憶容量の飛躍的向上の重要なカギにな
っている。會込みライントランスファーゲートにょシ、
マイナーループにトランスファーされた情報（ＶＢＬ）
Ｕマイナーループを構成するストライプドメイン磁壁土
を移動さぜることかできる。マイナーループから読出し
メジャーラインへの情報トランスファーはＶＢＬからバ
ブルへの変換を伴う。なお、この読出しトランスファー
ゲートはブロックレプリケータ機能も合せ持っている。

この素子の構成例について説明する。メジャーラインは
書込み、読出しともに電流駆動方式を採用している。４
本の平行コンダクタ−からなる書込みトランスファーゲ
ートはメジャーライン上のバブルとマイナーループを構
成するストライブドメインヘッドとの相互作用を用いて
いる。メジャーラインテイブ上にバブルドメインがある
と、それにつながるマイナーループを構成しているスト
ライプドメインのヘッドはバブルとストライプドメイン
との反発相互作用のため、バブルから遠ざかることを利
用している。書込みメジャーラインにバブルがないとき
、マイナーループのストライブドメイン磁壁にＶＢＬを
書込む。ＶＢＬをストライプドメインヘッドに作る手段
として、ストライプドメインヘッドをそれに接するコン
ダクタ−パターンにパルス電流を与えることにより、ダ
イナミックに移動させ、ヘッド部磁壁をダイナミックコ
ンバージョンさせることを利用した。この方法で、ＶＢ
Ｌが２つできるが、これらは互いに性質が異なり、再結
合しやすい。そこで、情報を安定化できるようにストラ
イプドメインの長手方向に面内磁界を加え、ストライブ
ドメイン側の２本のコンダクタ−によってストライプド
メインヘッドを切離すことによってストライブドメイン
中に２つの同じ性質のＶＢＬを作る。同じ性質のＶＢＬ
は互いに近づいても安定に存在する。メジャーライン（
Ｃバブルが存在しているところに対応するマイナールー
プのストライプドメインヘッドはバブルとの反発作用の
ため、上記コンダクタ−パターンから離れているため、
ＶＢＬは形成されない。

結果的にメジャーラインの情報”１”′をマイナールー
プ内にＶＢＬ対がない状態としてトランスファーしたこ
とになる。マイナーループ内では性質が同じＶＢＬの対
を１ビツトとして一１ｉ７報が記憶される。レプリケー
タ−作用の安定性を考えてｅｖＢＬ対を使っている。マ
イナーループ内のビット周期つま’）　、Ｖ　Ｂ　Ｌ　
ｒＩＩＪ隔を一定に保つように、１ビツトずつ逐次転送
できるように転送パターンをつける。−例として、上記
マイナールーブヲ構成するストライプドメイン上にスト
ライプドメインの長手方向に直角方向にＶＢＬ間の安定
間［Ｓ。

の２倍の周期で、幅Ｓ。のパーマロイ薄膜で作った平行
細線パターンを形成し、平行細線の両側に誘起される゛
磁極とＶＢＬとの相互作用を利用した。

ＶＢＬのマイナーループに沿っての転送は一つの方法と
して、ストライプドメインにパルスバイアス磁界を加え
てダイナミックに行なった。３本の平行コンダクタ−か
らなる読出しトランスファーゲートはマイナーループを
形成しているストライプドメイン磁壁にＶＢＬとして記
憶されている情報をバブルに変換してメジャーラインに
トランスファーアウトし、かつ、マイナーループ上の情
報が破壊されないようにするレプリケータ−の働きも兼
備えている。動作原理を説明する。ＶＢＬ対で形成され
る１ピツトの片割れを例えば、面内磁界を加えてストラ
イプドメインヘッドに固定する。

その後コンダクタ−パターンを用いて、このストライプ
ドメインヘッドを切シとり、バブルにする。

そうすると、バブルを切りとった後のストライプドメイ
ンヘッドには切シとったＶＢＬと同じＶＢＬが構成され
る。このようなＶＢ、Ｌのレプリケート作用はマイナス
符号のＶＢＬに対してのみ生じる。

マイナーループのストライプトメ・ｆンヘノドから切シ
とられたバブルはメジャーライン上を検出器に向けて転
送される。ここではストライプドメインヘッドにＶＢＬ
がある場合とない場合とでストライプドメインヘッドを
切りとる、パルス電流値が異なることを利用している。

ストライプドメインヘッドにＶＢＬがない場合は切れに
くい。したがって、ストライプドメインヘッドに置があ
る場合はメジャーラインにバブルを送り込めるが、ＶＢ
Ｌがない場合はバブルはない。つまり、マイナーループ
上のＶＢＬの有無（１，０）は読出しメジャーライン上
ではバブルの有無に変換されている。ＶＢＬ対の消去法
について述べる。消去したいＶＢＬ対を書込みメジャー
ライン側のマイナールーズのストライプドメインヘッド
の最近接位置におく。次に面内磁界■ｉｐを加えて、消
去しだいＶＢＬ対と、そのとなシのＶＢＬ対の片割れを
ストライプドメインヘッドにもってきて、情報書込みの
際、プラスのＶＢＬを切シとるために用いた平行コンダ
クタ−を使ってストライプドメインヘッドを切りとる。

バブルドメインを切ジとったあとのストライプドメイン
ヘッドには、消去したいＶＢＬ対と共にもってきた置が
レプリケートされる。結局、消去したい置対のみが消去
されることになる。なお、マイナーループ全体をクリア
する場合は予め、バイアス磁界を上げて全部のストライ
プドメインを一旦消去したあと、Ｓ＝１バブルからマイ
ナーループスドライブドメインを形成することにより、
ＶＢＬが全熱ない全ピット零の状態を作ることができる
。

このようにマイナーループをバブル材料に存在するスト
ライプドメインで構成し、マイナーループ上での情報単
位としてバブルドメインの代りにＶＢＬを用いることに
より、従来のバブルドメインを用いた素子に比較して約
２桁の記憶密度向上を達成できる。

このようガブロッホラインを情報単位として用いる磁気
記憶素子（プロッホラインメモリ素子）にストライプド
メイン・マイナーループヲ形成する方法としてはＳ＝１
バブルからストライプドメインを形成する方法が知られ
ているが、この場合にはストライプドメインを形成する
のにバブルの発生、Ｓ＝１バブルの弁別、Ｓ＝１バブル
の転送、Ｓ＝１バブルの転送路からマイナーループ部へ
のトランスファーという複雑な手順が必要とされる。

本発明の目的は、前記垂直プロンポラインを情報単位と
して用いる磁気記憶素子においてより簡単なストライプ
ドメイン・マイナーループの形成方法を提供するもので
ある。すなわち本発明は情報読み出し手段、情報書き込
み手段及び情報蓄精手段を有し、かつ膜面に垂直な方向
を破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プロツボ磁壁
中につくった相隣る２つの垂直プロノボラインからなる
垂直プロッホライン対を記憶情報単位として用い、該垂
直プロッホラインをプロノボ磁壁内で転送する手段を有
する磁器記憶素子の前記強磁性体膜（以下垂直磁化膜Ｉ
という。）にストライブドメインのマイナーループを形
成する方法において、垂直磁化膜■上に直接又は非磁性
層を介して、垂直磁化膜■と同一方向を磁化容易方向と
する、ストライブ状の強磁性体膜（以下垂直磁化膜■と
いう。）を形成し、該垂直磁化膜■の浮遊磁界を垂直磁
化膜Ｉに複写することを特徴とするストライプドメイン
・マイナーループ形成方法である。

以上、実施例によって本発明を説明する。

第１図は本発明の実施例の１例を示す図である。

１１は垂直磁化膜■でストライプ状に加工されている。

１２は垂直磁化膜■である。１３は１１の下に形成され
たストライブドメインを示している。

（磁化の方向は通常第１図の矢印に示しだような向きと
欧るが、膜１１と１２の境界における交換結合が大きい
場合には、膜１２の磁化の向きは第１図と逆向きになる
場合もある。）垂直磁化膜■のキーリ一温度ＴｃＩ！は
、垂直磁化膜Ｉのキーリ一温度Ｔｃ１よりも高温である
。ストライプドメインを形成する手順としては、最初に
バイアス磁界を加え垂直磁化膜■を飽和させる。次に、
本メモリ素子チップの温度をＴ　Ｃ＋よりも高温でかつ
Ｔｅ１Ｉよりも低温である温度に保持すると、垂直磁化
膜Ｉは常磁性となり、すべての磁区は完全に消去される
。しかるのち本メモリ素子チップの温度をＴｃ１よりも
低温まで低下させれば、垂直磁化膜ｌは強磁性体となり
磁区が形成されるのであるが、このとき、垂直磁化膜■
の作る磁界をうけるので、ストライブ状に加工された垂
直磁化膜■の下にストライブが複写される形でストライ
ブドメイン・マイナーループが形成される。

垂直磁化膜■として、硬磁性膜を用いた場合にはバイア
ス磁界を与え硬磁性膜を飽和したのぢに上にのべた手順
を行なう。垂直磁化膜■として、軟磁性膜を用いた場合
にはバイアス磁界を与えながら上にのべた手順を行なう
。

第１図のように、垂直磁化膜Ｉと■の間にスペーサーを
もうけない場合には、垂直磁化膜Ｉと■の境界部に磁壁
が形成され、との磁壁の効果により、形成されるストラ
イブドメインにはプロッホラインが形成されにくいため
、マイナーループの全プロッホラインを消去した状態を
つくるという長所がある。しかしながら、プロッホライ
ンの形成、保持、転送の上からは不利となるので、マイ
ナーループ形成後、垂直磁化膜■はと９さるか、又は金
属膜の場合には酸化させ磁性を失わせることが望ましい
。

また第２図に示すごとく、垂直磁化１ｉ１２２と［２１
の間に非磁性のスペーサー２４を設けた場合には、垂直
磁化膜１１２１はとシさる必要はないが、形成されたス
トライブドメイン・マイナーループ２３にはプロッホラ
インが含まれているので、プロッホライン消去を行って
初期化をはかる必要がある。

プロッホラインメモリ素子を常温にだもったまま、単に
バイアス磁界を上げ、垂直磁化膜Ｉ、■を飽和させたの
ち、バイアス磁界を下げていっても、ストライブドメイ
ンパマイナーループを形成することができる。これは反
磁場が低下する形で、垂直磁化膜Ｈの磁界が垂直磁化膜
Ｉのストライブドメインに複写されるからである。

ストライプドメインが複数に分割し、マイナーループが
分割されることを防ぐためには、ストライブドメイン形
成時に、同時に、ストライブ方向の面内磁界を与えるこ
とが効果的である。

以上、プロッホラインメモリにおけるストライプドメイ
ン・マイナーループの形成方法に関する本発明の詳細な
説明した。以下に実施例をあげる。

実施例１゜ ＧｄｇＧａｓＯ＋２基板上に、Ｙ２．Ｏ５ｔＴ１ｏ、Ｉ
　ＴＪ　ＩＪ　ｏ、＋　Ｃａ　ｏ、８Ｆｅ４，２Ｇｅ（
、，８０，２組成のガーネット膜を４μｍ、ＬＰＥ成長
した。その上に非晶質ＧｄＣｏ膜をスパッタ法によ、！
１ｌ１２０００Ｘ形成した。しかるのち、Ｇｄ０ｏ膜を
４μｍのラインアンドスペースでストライブ状に加工し
た。ガーネット膜のキュリ一温度は１９５℃であり、Ｇ
ｃｌ−Ｃｏ膜は補償温度が３００℃であった。外観図を
第１図に示す７、 この構成のプロッホラインメモリ素子用チンプに１００
００ｅのバイアス磁場をかけながら２００゛″Ｃに昇温
したのち、バイアス磁場を零としてからチップ温度を室
温までもどした。偏光顕微鏡の観察により良好なストラ
イプドメイン・マイナーループが形成されていることを
確認後、ＧｄＣ０膜は熱希硝酸によりとりさった。

実施例２゜ Ｇｄ５Ｇａ５０＋２基板上に（Ｙ　Ｅｕ　Ｔｒｎ　）３
　（ＦｅＧａ　）５０１２組成のガーネット膜を３μｍ
ＬＰＥμｍ上た。

そのうえに７ｏｏｏＸｕｆｆを蒸着し、しかるのちに無
電解メッキ法により、ＣＯ□２　Ｎｉ　２４　Ｍｎ　Ｈ
Ｐ　３組成の垂直磁化膜を３μｍ形成し、３μｍ巾のス
トライブ状に加工した。ガーネット膜のキュリ一温度は
１７０°Ｃであり、Ｃｏ　７２　Ｎｉ　２４　Ｍｎ　ｌ
Ｐ　ｓ膜のキュリ一温度は４００’Ｃ以上の十分高い温
度である。外観図を第２図に示す。この構成のブロンホ
ラインメモリ素子用チップに２００００ｅのバイアス磁
場をかけて飽和させたのちチップ温度を１７５°Ｃまで
昇温させ、再び室温丑でもどした。すでによく知られて
いるように、Ｇｄ０ｏ以外にもＧｄ　−Ｆｅ　、　Ｈｏ
　−Ｆｅなどの多くのＢＥ−’Ｉ’Ｍ系では、スバ７タ
法又は蒸着法で垂直磁化膜が形成されることが知られて
おり、これらを用いても同様にストライブドメイン・マ
イナーループ形成できる。才たＲ　Ｅ　−Ｔ　ｈｒ系以
外でも、ｃｏ　−ＯｒのごときＴ　ｒ、ｑ−Ｔアシ１系
でも同様である。

実施例３゜ 実施例１と同一の構成のプロッホラインメモリ素子チッ
プを室温（又は室温以上、ガーネット膜のキュリ一温度
未満の温度）にだもった才ま単にバイアス磁場を１．０
ＯＯＯｅ　まで上昇させたのち、零磁場までもどしても
ストライプドメイン・マイナーループを形成さ也ること
ができた。この場合にはドメインが複数に分割されるな
どして欠陥ループが生ずる確率が高いので、バイアス磁
場の上下をくりかえし欠陥ループが少い男合をえらぶ必
要があった。またこのとき、ＪＯ〜５００ｅ　のストラ
イブ方向の面内磁界、及び１〜１００ｅの振巾の交流バ
イアス磁界を重畳さゼると、欠陥ループを減少させると
とができた。

以上のべたように、本発明によシ、プロッホラインメモ
リ素子におけるストライプドメイン・マイナーループ形
成のために、バブルの発生、Ｓ＝１バブルの弁別、バブ
ルステートを変更させない転送及びトランスファーの手
順を用いることなく、ｔ’ｔ’ｉｊ　便にストライプド
メイン・マイナールーブヲ形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示す外観図である。１
１は垂直磁化膜■、１２はマイナーループを保持する垂
直磁化膜Ｉ、１３は複写されたストライプドメインを示
す。第２図は本発明の他の実施例の構成を示す外観図で
ある。２１は垂直磁化膜■、２２はマイナーループを保
持する垂直磁化膜Ｉ、２３は複写されたストライプドメ
イン、２４はスペーサーを示す。 代Ｆｉ１人弁理士　内　原　　晋 囁　Ｉ　図 ｆ 第２回 手続補正書（自発） 桝９．２２．１ 昭和　　　　　月　　日 特許庁長官　殿 １、事件の表示　　　昭和５７年特　許願第２０５７３
８号２、発明の名称　　ストライプドメイン・マイナー
ループ形成方法３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　出　願　人東京都港区芝五
丁目３３番１号 （４２３）　　　日本電気株式会社 代表者　関本忠弘 ４、代理人 〒１０８　　東京都港区芝五丁目３７番８号　住友三田
ビル（連絡先　日本電気株式会社特許部） ５　補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 明細−赴の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 １）％許請求の範囲を別紙のとお９補正する。 ２）明細書第１１頁第１行目に「器」とあるのを「気」
と補正する。 別　　紙 特許請求の範囲 情報読み出し手段、情報書き込み手段及び情報蓄積手段
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）膜に存仕するストライプ
ドメインの境界のブロッホ磁壁中につくった相隣る２つ
の垂直プロッホラインからなる垂直プロッホライン対を
記憶情報単位として用い、該垂直プロッホラインをブロ
ッホ磁壁内で転送する手段を有する磁気記憶素子の前記
強磁性体膜（以下垂直磁化膜Ｉという。）にストライプ
ドメインのマイナーループを形成する方法において、垂
面磁化膜Ｉ上に面接又は非磁性層を介して、垂直磁化膜
工と同一方向を磁化容易方向とする、ストライプ状の強
磁性体膜（以下垂直磁化膜■という。）を形成し、該垂
直磁化膜■の浮遊磁界を垂＠磁化膜工に複写することを
特徴とするストライプドメイン・マイナーループ形成方
法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 情報読み出し手段、情報書き込み手段及び情報蓄積手段
   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（７工リ磁性体を含む）膜に存在するストライブ
   ドメインの境界のブロッホ磁壁中につくった相隣る２つ
   の垂直プロッホラインからなる垂直プロッホライン対を
   記憶情報単位として用い、該垂直プロッホラインをブロ
   ッホ磁壁内で転送する手段を有する磁器記憶素子の前記
   強磁性体膜（以下垂直磁化膜■という。）にストライプ
   ドメインのマイナーループを形成する方法において、垂
   直磁化膜Ｉ上に直接又は非磁性層を介しで、垂直磁化膜
   Ｉと同一方向を磁化容易方向とする、ストライブ状の強
   磁性体膜（以下垂直磁化膜■という。）を形成し、該垂
   直磁化膜■の浮遊磁界を垂直磁化膜Ｉに複写することを
   特徴とするストライブドメイン・マイナーループ形成方
   法。