JPS5998381A - 磁気記憶素子 - 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】 本発明は、磁気記憶素子に関する。

磁気バブル素子の開発は高密度化、高速度化を０指して
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
送路を形成するだ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、高密度化のための材料すなわち
、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０３μｍといわれている
。したがって、０．３μｍμｍ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
。これはそれほど容易な話ではなく、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記憶素子として、７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プドメインの周辺のブ
ロッホ磁壁の中に作った相−る垂直フロツボライン（以
下、ＶＢＬという。）対を記憶情報単位としで用いる磁
気記憶素子か提供されている。この素子は、シフトレジ
スター構成とメジャーマイナー構成は共に可能であるが
、−例としてメジャーマイナー構成の場合のチップ全体
図を第１図に示す。

全体の情報の流れを示すと、まず、発生器１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上か
ら下へ移動する。この情報をマイナーループ２へ記シ意
させるために、バブル３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ズへＶＢＬＯ形でトランスフ
ァーできるように、マイナーループ′（ｉ−ｖＢＬを保
持できるブロッホ磁壁で構成することが不発り］の＊徴
であシ、記憶容量の飛躍的同上のｉ要なカギになってい
る。

書込みライントランス７アゲート４によシ、マイナール
ーズにトランスファーされた情報（ＶＢＬ）はマイナー
ループを構成するストライプドメイン磁壁土を移動させ
ることができる。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５は
ブロックレプリケータ機能も合せ持っている。

このようにマイナールーズをバブル材料に存在するスト
ライプドメインで構成し、マイナールーズ上での情報単
位としてバブルドメインの代シにＶＢＬを用いることに
よシ、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。

この素子の構成例と動作についてさらに詳しく一説明す
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
イナールーズを構成する。

ストライプドメインヘッドとの相互作用を用いている。

メジャーラインライン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。潜込みメジャーラインにバブルがないとき、マイ
ナールーズのストライプトメ・イン磁壁にＶＢＬｆ：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シ、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ている。この方法で、ＶＢＬが
２つできるが、これらは互いに性質が異なシ、再結合し
ゃすい。

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、ストライプドメイン側の
２本のコンダクタ−によってストライプドメインヘッド
を切離すことによシ、ストライプドメイン中に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。

メジャーラインにバブルが存在しているところに対応す
るマイナールーズ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“をマイナールーズ内にＶＢＬ対が
ない状態としてトランスファしたことになる。

マイナールーズ内では性質が同じＶＢＬの対を１ビツト
として情報が記憶される。レズリヶーター作用の安定性
を考えて□ＶＢＬ対を使っている。

マイナーループ内のビット周期っまシ、ＶＢＬ間隔を一
定に保つように、１ビツトずつ選択転送できるように転
送パターンをつける。−例として、上記マイナーループ
を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間の安定間隔Ｓｏの２倍
の周期で、幅Ｓｏ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Ｖ
ＢＬとの相互作用を利用している。

ＶＢＬのマイナールーズ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う。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ーイナーループを
形成しているストライプドメイン磁壁にＶＢＬとして記
憶されている情報ヲバブルに変換してメジャーラインに
トシンス７アアウトし、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部とシ、バブルにする。

そうすると、バブルを切部とった後のストライプドメイ
ンヘッドには切部とったＶＢＬと同じＶＢＬが構成され
る。このようなＶＢＬ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。

マイナールーズのストライプドメインヘッドから切部と
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
部とる、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ＶＢＬが
ある場合はメジャーラインにバブルを送シ込めるが、Ｖ
ＢＬがない場合はバブルはない。っまシ、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
を畳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Ｈ
３ｐを加えて、消去したいＶＢＬ対と、そのとなシのＶ
ＢＬ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を切部とるために
用いた平行コンダクタ−を使ってストライプドメインヘ
ッドを切部とる、バブルドメインを切〕とうたあとのス
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ＶＢＬがレプリケータされる。結局、消去
したいＶＢＬ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。

この様なマイナールーズを有する構成の磁気記憶素子に
おいて、マイナーループを構成するストライプドメイン
を如何に発生させるかはこの素子の最も基本的な問題で
ある。すなわち、通常の強磁性体膜においては印加磁界
なしの状態で不規則な迷路状ストライプドメインが存在
できることは知られているが、任意個のストライプドメ
インを規則的に発生させる有効で能率的な手段は未だ十
分知られていない。

本発明の目的は、前記のストライプドメインを用いた磁
気記憶素子の各マイナーループを形成するスト２イブド
メインを各マイナーループに規則的に発生させる有効ガ
手段を有するノ戯気記憶素子を提供することである。

本発明によれば、ストライプドメイン境界のブロッホ磁
壁中のＶＢＬ対を記１意情報単位として用い、かつ前記
ストライプドメインをマイナー・ループの単位とするメ
ジャーマイナー構成の磁気記憶素子において、前記各マ
イナーループでそれぞれバブルドメインを発生した後印
加バイアス磁界を減少させストライプドメインを形成す
る様、バブルドメイン発生用の導体パターンを各マイナ
ールーズ上に設けたことを特徴とする磁気記憶素子が得
られる。

以下、本発明について実施例を用いて詳細に説明する。

実施例１゜ 第２図は本発明の一実施例を示す概略図である。

第２図は第１図のマイナーループ領域を部分的に示した
ものである。本実施例ではストライプドメイン発生用の
ヘアピン状導体２１がマイナールーズ領域に形成されて
いる。ストライプドメイン２２の形成には、強い垂直磁
界でドメインをクリアした後一定の垂直バイアス磁界を
印加したバブル存在バイアス磁界のもとてヘアピン状導
体２１に電流２３を流しバブル列を発生する。その後導
体２１と垂直方向に面内磁界を印加しながら垂直磁界を
減少するとストライプドメイン２２の列が得られる。こ
の際、スト・ライブドメインが伸びて導体２１からはみ
出すことが考えられるが、これに対しては、導体２１に
電流２３と逆向きの電流を流し、ストライプ端をカット
すれはよい。同様に第２図右端の２本の平行導体２４は
カット電流２５を流すことで他のストライプドメイン端
を揃える役割を果たす。なお、平行導体２４は読出しト
ランスファーゲート５と兼用可能である。

実施例２ 第３図は、本発明の第２の実施例を示す図である。ここ
では、ストライプドメインを発生させる導体パターン３
１とストライプドメインを平行に保持させるだめのスト
ライプパターン３２が設けられている。ストライプパタ
ーン端ではストライプドメインが安定なため、部分的に
電流磁界を集中させる構造の導体３１によるバブル発生
を容易にさせる。バブルを発生させた後は実施例１と同
様に印加垂直磁界を減少させることでバブル列をストラ
イプドメイン列にすることが出来る。

なお、ストライプパターン３２が軟磁性体の性質を待つ
場合は、バブル発生時にパターン３２と平行に面内磁界
を印加するとよシ容易にバブルを発生することが出来る
。

実施例３、 第４図は本発明の他の一実施例を示す図である。

ここでは、実施例２における導体３１と形状の異なるヘ
アピン状導体４１をストライプドメイン形成用のバブル
発生器として設けたことが特徴である。

実施例４゜ 第５図は本発明の他の一実施例を示す図である。

ここでは、実施例１におけるストライプドメイン発生用
のヘアピン状導体２１と基本的に同じであるが、ストラ
イプドメイン保持層の金属膜による磁歪効果でストライ
プドメインを整列するだめの金属パターン５１を導体２
１から伸ばしであることが特徴である。この金属パター
ン５１は、大容量素子化した場合の導体電流によるジュ
ール熱の増大に対し熱放散の役割においても有効である
。

以上説明した様に本発明によれば、多数のストライプド
メインを規則的に発生させる手段が得られ、ストライプ
ドメイン上のＶＢＬ対を記憶情報単位とする磁気記憶素
子による大容量記憶素子を実現する上で効果が太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はストライプドメイン境界上のブロッホ磁壁中に
存在するＶＢＬ対を記憶情報単位として用いた磁気記憶
素子チップの全体構成図、第２図は実施例１を示す概略
図、第３図は実施例２を示す概略図、第４図は実施例３
を示す概略図、第５図は実施例４を示す概略図である。 １・・バブル発生器、２−マイナーループ、３・・・バ
ブル、４−・・簀込みトランスファーゲート、５・・・
読出しトランスファーゲート、２１・・・ヘアピン状導
体、２２・・・ストライプドメイン、２３・・・ノくプ
ル発生電υｉｔｓ　２４−ストライプドメインカット導
体、２５・・・ドメインカッ）％流、３１・・・バブル
発生用導体、３２・・・ストライプドメイン保持パター
ン、４１・・・ヘアピン状導体、５１・・・ストライプ
ドメイン整列用金属パターン。 才　〃　圓 ？３ ｚ３（。 オ　５　図 ２（

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 情報の読出し、畳込みおよび蓄積手段を備え、かつ膜面
   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プドメインの周
   辺のブロッホ磁壁の中に作った相隣シ合９２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１意情
   報単位として用い、前記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し、かつ前記ストライプドメ
   インをマイナールーズの単位とするメジャーマイナー構
   成の磁気記憶素子において、前記マイナーループ領域に
   バブルドメイン発生器導体パターンを設けたことを特徴
   とする磁気記憶素子。