JPS6038792B2 - レジスタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁化可能層において円筒状磁気ドメィンを伝
播させるに当り、円筒状磁気ドメィンが電流の影響の下
に折曲り導体路と、該導体路の長手方向敵に沿って配置
した制御素子とによって規定される通路に沿って伝播す
るようにし、前記導体路の各折曲に周期長さ当り２個の
制御素子を配設し、前記制御素子により前記磁化可能層
において局部的に電位井戸を発生するようにするレジス
タに関するものである。

磁気ドメィン伝播用のかかるレジスタは文献‘‘Ｊｏ山
脇ｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ＰｈｉｓｊＣＳ”，Ｖｏ
ｌ．５０，ＮＯ．３，Ｍａｒｃｈｌ９７９，第２２７７
〜２２７９頁から既知である。

この文献の当該部分の第２図に記載されたレジスタは両
極性電流によって制御される折曲り形状電流導体と、磁
化可能層の平面における磁界の影響の下に所望の場所に
電位井戸または電位ウェルを発生するニッケル−鉄合金
製のＴ字状素子とを備えている。これらの電位井戸は主
として、導体に電流が流れていない瞬時に円筒状磁気ド
メィンを磁化可能層において安定化するよう作動する。
直径４ムｍの磁気ドメィンを伝播させるのに構成された
この既知のシフトレジスタの構造では、その製造い必要
なマスクの寸法最４・部を磁気ドメインの直径のほぼ半
分に必ず等しくする必要がある。従ってかかる構造にお
いては、直径２山ｍ以下のドメィンを伝播する必要があ
るシフトレジスタを製造する際重大な問題に当面するこ
ととなる。更に、この既知の構成ではドメィンの伝播は
一方向だけまたは二方向（直交方向）にしか行えないの
で、当該シフトレジス夕によりその一部が構成されるメ
モリにおける電気的再書込（ライティング・バック）が
必要になり、メジャ・マィャー・ループ構成を実現する
ことができない。本発明の目的は、構造に当り必要な最
小寸法を伝播すべきドメィン直径の半分に必ずしも等し
くする必要がなく、更に、任意の所望方向にドメィンを
伝播させることができる冒頭に述べた形式シフトレジス
タを提供するにある。この目的を達成するため本発明の
レジスタは、前記祈曲り導体路が円筒状磁気ドメィンの
直径にほぼ等しい幅および円筒状磁気ドメィンの直径の
４倍にほぼ等しい折曲り周期長さを有する導体を備え、
前記制御素子により電位井戸を発生させ、前記各電位戸
が前記磁化可能層の平面において円筒状磁気ドメィンの
断面にほぼ等しい区域を包含し、かつ前記各電位井戸を
、前記折曲り導体路における電流が雰である場合円筒状
磁気ドメィンの中心を前記折曲り導体路の緑部に安定化
するよう配設したことを特徴とする。

本発明のドメィン伝播レジスタの構成によれば、例えば
、断面が２レｍのドメィンを伝播させるために、折曲り
周期長さがムｍで必要な最小寸法が２一ｍの折曲り導体
を使用することができる。

電位井戸を発生する制御素子として、導体路の長手方向
軸に対し傾斜して延在する同一面磁界と共の敏磁性合金
の薄片を使用した場合、および導体路の長手方向軸に対
し傾斜した方向に磁化した永久磁化材料の薄片を使用し
た場合、堆積された制御素子の緑部が当該緑部を配置す
べき場所からのずれが１山ｍより小さい限り、シフトレ
ジス外ま良好に作動することを見出した。薄片が完全に
は適正に配設（アラィンメント）これなし、ことによる
影響は、導体を流れる電流を変えることにより（前者の
場合のみ）または同一面磁界の強度を変えることによっ
て補正することができる。従って、本発明によるレジス
タの２マスク構成（一方のマスクは導体パターン用、も
う一方のマスクは永久磁化制御素子用）ではアラィメン
トにつき重大な問題を生ずることがない。かかる付加的
な利点に加え、本発明のレジスタの構成によれば、制御
素子によりドメィンの擬似駆動が起るという利点が得ら
れる。

導体を流れる電流をスイッチオフした後ドメィンは、次
の制御素子の影響の下に移動（カバー）すべき距離の残
りの部分（約１′３）を既に移動（カバー）している。
このことは放散損を制限するために重要である。代案と
して、電位井戸を発生する制御素子は磁化可能層の表面
におけるイオン注入区域により、または導体路の長手方
向軸に対し傾斜した同一面磁界と共に磁化可能層におけ
る高さの相違によって、既知の態様で構成することがで
きる。

制御素子の形状は、ドメィンの断面の直径にほぼ等しい
一辺または直径を有する方形または円板状にすると好適
である。ドメインの伝播方向は、導体路の折曲り周期長
さの半分に等しいピッチで設ける制御素子の位置と、制
御素子が永久磁化材料でない場合同一面磁界の方向また
は制御素子が永久磁化材料の場合制御素子の磁化方向と
に依存する。

後で詳細に説明するように、例えば同一面磁界の方向お
よび導体路の長手方向軸の間の角度４５ｏ（または１３
５０）の場合にはドメィンを４つの異なる伝播方向に伝
播させることができ、かかる角度を使用した場合にはメ
ジャー・マイナー・ループ構成に対する基部が配置され
ることとなる。本発明は、メジャー・マイナー・ループ
構成を有する電流制御磁気ドメィン・メモリに適用でき
るだけでなく、直列−並列−直列構成を有する電流制御
磁気ドメィン・メモ川こも適用できる。

図面につき本発明を説明する。折曲り電流導体１は導体
幅のＤを有し（Ｄは磁気ドメィンの直径にほぼ等しい）
、折曲り周期長さ４０で操返えされる構造を有し、かつ
磁界Ｈ；ｐと同一平面内に存在する欧磁性制御素子２，
３，４（第１図ａ参照）を設けられており、この折曲り
電流導体１を両極性パルス（第１図ｅ）によって駆動す
る。本例では制御素子２，３，４は寸法Ｄ×Ｄを有する
正方形とするが、代案として直径Ｄの円板とすることも
できる。導体１の平面と直交する主磁界Ｈｂの影響下に
維持される磁気ドメィンが第１図ａにおけるレジスタを
介して伝播する方向は同一面磁界Ｈｉｐの方向に対する
導体１の方向および制御素子２，３，４の位置に左右さ
れる。同一面磁界Ｈｉｐが図示の方向である場合、磁気
ドメィソは第１図ａ，ｂ，ｃおよびｄに示した４つの異
なる伝播方向Ｖ，，Ｖ２，Ｖ３およびＶ４にそれぞれ伝
播する。磁界Ｈ；ｐの影響の下で磁気制御素子２，３，
４；５，６，７，８，９，１０；および１１，１２，１
３は、折曲り導体１，１４，１５および１６に電流が流
れていない場合これら導体の綾部の区域において磁気ド
メィンを安定化する電位井戸を発生する。

従って第１図ａ〜ｄに示した構成によれば任意の所望方
向でのドメィンの伝播が可能である。

更に、製造に際して必要な最小寸法はできるだけ大きく
することができ、これはＤに等しい。第２図は磁気ドメ
ィンが伝播できる磁化可能層１７の断面図を示す。

この層１７には非磁性、非導電材料例えばＳｉ○ｘ（１
三×三２）の層１８を被看する。第１図ａ〜ｄに示した
形式の導体は層１８内に埋設し、かかる導体の一つを１
９で示す。導体１９は例えばアルミニウムで構成するこ
とができる。導体１９を層１８内に埋設して平坦表面２
０を形成し、その上に軟磁性制御素子を配設するように
することができ、かかる制御素子の一つを２１で示す。

制御素子２１上には表面安定化層２２を配設し、この層
２２は例えばＳｉ○ｘ（１三×二２）で構成することが
できる。制御素子２１は例えばニッケル・鉄合金（パー
マロィ）で構成することができ、この制御素子の厚さは
制御素子に対し常用される厚さ４００ｎｍに比べ蓬に薄
い１０仇ｍとし、かっこの制御素子の寸法は前記文献“
ＪｏｍＭ１ ０ｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ侭ｊＣＳ”，
Ｖｏｌ・５０（１９７９）に記載された如きＤを超える
長さを有する細長い形状に代えほぼＤ×Ｄとする。

その結果、制御素子２１による電位井戸の発生区域が４
・さくなるので、第１図ｂおよびｄの状態において伝播
方向におけけるドメィンの円形断面が細長い断面に変化
するいわゆるストリツピング・アウトのため第１図ｂお
よびｄに示した構成の動作余裕は第１図ａおよびｃに示
した構成の動作余裕に比べ運に４・さくなる。制御素子
２１によって生ずる電位井戸の深さは１ この制御素子
２１の厚さを変えることにより、２ この制御素子２１
から磁化可能層１７までの距離を変えることにより（層
１８の厚さを変えるかまたは制御素子２１および層１８
の間に厚さが５０〜１５瓜ｍの付加的中間層を配設する
ことにより）、３ 同一面磁界Ｈｉｐの強度を変えるこ
とにより正確に調整することができる。

このすべてにより、磁気ドメィンを制御素子２１に向っ
て引きつける駆動力と、導体１９を流れる電流の影響の
下に磁気ドメィンが制御素子２１に引きつけられなくな
った場合に生ずるピニング（Ｐｉｎｎｉ増）力を最適な
らしめることができるので、伝播に必要な電流は最小と
なる。

磁化可能層１７および導体１９の間の距離並に導体１９
の厚さは一般に数百ｎｍ例えば４０仇ｍである。

当該装置の動作のために必要とあれば、上言己距離は一
層小さくすることができる。層１８内における機械的応
力の発生を防止するため層１８に対する代替材料として
合成樹脂例えばポｌｊィミドを使用することができる。
合成樹脂の層１８は（薄い）Ｓｉ○ｘ層に比べ機械的応
力を良好に補正することができる。第２図の断面図に示
した層構造を製造するのに極めて好適な技術はＴ．Ｗ．
Ｂｒｊｌ、Ｒ．ｄｅＷｅｒｄｔおよびＰ．ＷｍｅｍＳｅ
著、Ｐａｐｅｒ ７７ ｏｆ ｔｈｅ Ｅ．Ｃ．Ｓ．Ｓ
ｐｒｉｎｇ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｉｎ Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ
（１１一１６ Ｍａｙ，１９８０）に記載されたプレー
ナ技術である。

第３図ａおよびｂは２個の導体層を設ける場合に使用で
きる２つの層構造の断面図である。第３図ａは円筒状磁
気ドメィンを伝播することができる磁化可能層２３上に
存在する制御機体の詳細断面図を示し、この制御綾体は
スベーサ層２４に埋設した導体２５およびスベーサ層２
６に埋設した導体２７を備える。導体２５および２７は
互に交さする折曲り導体路の一部を構成するようにする
ことができる。スベーサ層２６の一部および導体２７の
一部上にパーマロイの制御素子２８を配設する。第３図
ｂは制御横体の変形例を詳細に示し、本例では制御機体
は磁化可能層２９上に配設し、かつスベーサ層３０１こ
埋設した導体３１およびスべ−サ層３４に埋設した導体
３５億える。

パーマロイの制御素子３３を、スベーサ層３２を介して
スベーサ層３０から分離して配設する。第４図はメジャ
ー・マイナー・ループ構成を有する３層磁気ドメイン・
メモリを示し、このメモリは制御素子のためのパーマロ
ィ層および２個の導体層を備える。

第１層には円筒状磁気ドメィン、いわゆるバブルに対す
る３個の電流制御伝播路である折曲り導体Ｓ，，Ｓ２お
よびＳ３を設ける。

第２層には折曲り導体Ｐ，，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５・
・・・・・を設け、第３層には斜線を施した小さな四角
の枠で示したパーマロィ制御素子を設ける。折曲り導体
Ｓ２は情報の謙込および読出動作を行う。第１および第
２導体層に設けたすべての折曲り導体は情報が箸積され
るマイナー・ループを構成する。第２層における順次の
２個の折曲り導体Ｐ，，Ｐ２：Ｐ２，Ｐ３；・・・…と
導体Ｓ２およびＳ，の一部とで上側マイナー・ループが
形成され、かつ第２層における前記順次の２個の折曲り
導体と導体Ｓ２およびＳ３の一部とで下側マイナー・ル
ープが形成される（第４図）。

導体Ｓ２を駆動することにより情報がバブル発生器３６
からメモリへ移送される（折曲り導体の各折曲り周期長
さ毎に１個のバブル）。

バブルがａおよびｂで示した位置に到達した場合、導体
Ｓ２の駆動を中断し、導体Ｐ，，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ
５等を駆動してバブルを１折曲り周期長さにわたり移動
させる。従ってバブルはマイナー・ループにおいて１ビ
ット位置にわたり移動し、位置ａにおけるバプルは上方
へ移動し、位置ｂにおけるバブルは下方へ移動する。同
時に、マイナー・ループから情報は折曲り導体Ｓ２内ま
たは導体Ｓ２内または導体Ｓ２外に配置されることとな
る。上側マイナー・ループからの情報は“ｂ”位置に到
来し、かつ下側マイナー・ループからの情報は“ａ”位
置に到来する。

この情報は次の情報の謙込と同時にバブル検出器３７へ
供孫舎される。読込および謙出は周波数ｆで行われる。
マイナー・ループにおいてバブルを循環させるためＳ導
体を１周期（正パルス十負パルス）かつＰ導体を１周期
（正パルス＋負パルス）宛交互に付勢するようにする。

マイナー・ループを介するバブルの移動は例えば第５図
ａおよびｂに丸印で示す如く行われる。起動時のバブル
の状態を２個（上側および下側）のマィナ−・ループに
つき第５図ａに示す。導体Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５を１周期に
わたり駆動した後に、第５図ｂに示すバブル状態が得ら
れる。次いで導体Ｓ，，Ｓ２およびＳ３を１周期にわた
り駆動することにより第５図Ｃに示す。バブル状態が得
られる。再び導体Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５を１周期にわた駆動
することにより第５図ｄに示すバブル状態となる。マイ
ナー・ループにおける循環周波数はｆ／２である。周期
ｍのマイナー・ループは最大で（ｍ−２）ビットの情報
を含むことできる。なお、次の事項則ち第１および第２
導体層は原理的に交換することができる、読込／読出す
べき情報のブロックのマイナー・ループでの探索は周波
数ｆの半分の周波数で行われることに注意する必要があ
る。

この情報ブロックが読込読出転送路に到達した場合には
、ブロック全体の読出および新たな情報の謙込が周波数
ｆで行われる。

直列−並列−直列構成においては、唯一の相違点は順次
の折曲り導体Ｐ，，Ｐ２等が同一構成を有するので、バ
ブルが第２層の折曲り導体に沿って並列に駆動されるこ
とである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃ，ｄは本発明レジスタの４つの動作態
様を示し、第１図ｅはこの動作のための駆動パルスを示
し、第２図は本発明レジスタの要部を詳細に示す断面図
、第３図ａおよびｂは磁気ドメィン・メモリの２例の要
部を詳細に示す断面図、第４図はメジャー・マイナー・
ループ構成を有する磁気ドメィン・メモリの平面図、第
５図ａ，ｂ，ｃおよびｄは第４図の動作説明図である。 １・・・折曲り電流導体、２〜１３…制御素子、１４，
１５，１６・・・折曲り電流導体、１７・・・磁化可能
層、１８・・・非磁性、非導電材料層、１９・・・折曲
り電流導体、２０・・・平坦表面、２１・・・制御素子
、２２・・・表面安定化層、２３・・・磁化可能層、２
４…スベーサ層、２５・・・導体、２６・・・スべ−サ
層、２７・・・導体、２８・・・制御素子、２９・・・
磁化可能層、３０・・・スベーサ層、３１…導体、３２
・・・スベーサ層、３３・・・制御素子、３４・・・ス
ベーサ層、３５…導体、３６・・・ドメィン発生器、３
７・・・ドメィン検出器、Ｓ，，Ｓ２Ｓ３…折曲り導体
、Ｐ，，Ｐ２，Ｐ３．Ｐ４，Ｐ５・・・折曲り導体。Ｆ
ＩＧ．Ｉ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ‐ム ＦＩＧ．５ ＦＩＧ．５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁化可能層において円筒状磁気ドメインを伝播させ
   るに当り、円筒状磁気ドメインが両極性電流駆動動作の
   影響の下に折曲り導体路と、該導体路の長手方向軸に沿
   つて配置した制御素子とによつて規定される通路に沿つ
   て伝播するようにし、前記導体路の各折曲り周期長さ当
   り２個の制御素子を配設するレジスタにおいて、前記折
   曲り導体路が円筒状磁気ドメインの直径にほぼ等しい幅
   および円筒状磁気ドメインの直径の４倍にほぼ等しい折
   曲り周期長さを有する導体を備え、前記制御素子がほぼ
   方形又は円形断面の層状磁気領域であつて、少なくとも
   レジスタの作動に当り前記折曲り導体路の長軸に対し傾
   斜した磁気方位を呈するよう磁化され、前記制御素子は
   磁化された状態において電位井戸を発生し、前記各電位
   井戸が前記磁化可能層の平面において円筒状磁気ドメイ
   ンの断面にほぼ等しい区域を包含し、かつ前記制御素子
   を、前記折曲り導体路における電流が雰である場合円筒
   状磁気ドメインの中心を前記折曲り導体路の縁部に安定
   化するよう配設したことを特徴とするレジスタ。 ２ 前記層状磁気領域が軟磁性材料を含み、一平面内に
   配設され、かつレジスタの作動に当り同一面磁界の影響
   の下に所要磁気方位を有する特許請求の範囲第１項記載
   のレジスタ。 ３ 前記層状磁気領域が方形の形状を有し、前記方形の
   一辺の長さが伝播すべき磁気ドメインの直径の半分より
   大きい特許請求の範囲第１または２項のレジスタ。 ４ 前記層状磁気領域が円形の形状を有し、前記円形の
   直径を伝播すべき磁気ドメインの直径の半分より大きい
   特許請求の範囲第１または２項記載のレジスタ。