JPS6038794B2 - コンテイギユアスデイスク型磁気バブル素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンティギュアスディスク型磁気バブル素子に
関する。

磁気バルブ（以下単にバブルという）を情報の担体とし
て用いる記憶素子において、従来、バブルの転送はパー
マロィの如き敏磁性膜でできたパタン（以下パーマロィ
パタンという）を外部から印加する面内回転磁界によっ
て磁化することによって生じる磁極にバルブを引きつけ
ることによって行なわれている（このようなパーマロィ
パタンによりバルブの転送を行なう従来の磁気バルブ素
子を以下コンベンショナル型磁気バブル素子という）。
しかしながら前記のパーマロィパタンは互いに非常に狭
い間隙を介して形成されなければならず、この間隙の形
成が微細加工上の限界となり記憶密度の向上を防げてい
る。また、パーマロィパタン間の間隙は転送中のバブル
に対し磁気的な捕捉力を与えるため、バブルの高速転送
を行なううえでも不都合である。このようなコンベンシ
ョナル型磁気バブル素子の有する欠点を克服するために
、既に米国特許第３８２８３２９自明細書において、磁
性薄膜上に選択的にイオン注入を施すことにより形成さ
れる非注入領域からなる転送パタンに沿ってバブルの転
送を行なうコンティギュァスディスク型磁気バブル素子
と呼ばれる新しいタイプの磁気バブル素子が提案されて
いる。

コンティギュアスディスク型磁気バブル素子において、
効率的なバブルのアクセスを行なうためには、前記コン
ベンショナル型磁気バブル素子で既に採用されているよ
うなメジャー・マイナー構成を実現することがぜひとも
必要である。メジャー・マイナー構成の磁気バブル素子
において必須の機能要素の一つはマイナーループのバブ
ルを制御性よくメジャー転送路に移す機能（以下トラン
スフア・アウトという）及びメジャー転送路のバブルを
制御性よくマイナーループに移す機能（トランスファー
・ィン）である。通常このような機能を果たす要素はト
ランスファー・ゲートと呼ばれている。本発明の説明に
先立ち従来のトランスファー・ゲートの特徴及び欠点を
図面を用いて説明する。

第１図はアール・ウオルフ（Ｒ．Ｗｏｌｆｅ）氏らによ
り１９８１年３月に、ジャーナル・オブ・アプライド・
フイジクス（Ｊｏｕｒｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ）誌第５２隻第３号第２３７７頁〜２３
７９頁発表された論文に示されているトランスファー・
ゲートの一例である。参照数字１および２は各々バブル
を保磁し得る立方晶系の磁性材料の、１１１面を膜面と
した磁性薄膜上に形成された非注入領域からなる第１の
転送パタン及び第２の転送パタンである。上記磁性薄膜
の〔０１１〕方向に直線状に形成された第１の転送パタ
ンの〔２１１〕側のエッジ部からなる転送路は一般にス
ーパー転送路と呼ばれており、最も良好な転送特性が得
られないことはすでに公知である。

第２の転送パタンは矢印１６で示される〔２１１〕方向
に形成されている。

〔２１１〕方向に形成された第２の転送パタンにおいて
は第２の転送パタンの長手方向の両側のエッジ部で共に
平均的な転送特性が得られることはすべに公知であり、
このような転送路は一般にグッド転送路と呼ばれている
。１１１面を膿面とした磁性薄膜は磁気的な濃面内３回
対称性を有しているため、〔１１０〕方向に形成された
転送パタンの〔１１２〕側エッジ部、及び〔１０１〕方
向に形成された転送パタンの〔１２１〕側エッジ部は全
てスーパ−転送路と呼ばれている。

また、同様の理由により〔１１２〕方向及び〔１２１〕
方向に形成された転送パタンの長手方向の両側のエッジ
部はすべてグッド転送路と呼ばれている。以下ではこれ
らの等価的な３方向の内の１方向を代表して説明も続け
る。矢印１４は第１の転送パタンと第２の転送パタンと
の最近接点３（第１の転送パタン側）から４（第２の転
送パタン側）へ向かう方向を、矢印Ｉ３は第１の転送パ
タン上で実質的なバブルの転送方向（〔０１１〕方向）
を表わしている。

参照数字５は矢印１３の方向と矢印１４の方向とのなす
角度を表わしている。第１の転送パタン及び第２の転送
パタンは、角度５が１２００前後となるように形成され
ている。矢印１５はバイアス磁界の方向を表わしている
。

面内回転磁界によりバブルは第１の転送パタンのスーパ
ー転送路側のエッジ部に沿って７，８の位置を経て順次
転送される。位置９にバブルがきたときに帯状の導体パ
タン６に矢印７の向きに電流パルスを印加することによ
りバブルは１０の位置へ転送される。以下、面内回転磁
界により位置１１および１２に順次転送されるトランス
ファー・ィン動作が実現される。一方、バブルのトラン
スファー・アウト動作を行なう場合には第２の転送パタ
ンを周回中のバブルが位置１２に釆たときに面内回転磁
界の回転方向を反転し、位置１０および９を順次経て〆
ジャー転送路へ転送する。この後、再び面内回転磁界を
反転しもとの回転方向に戻す。このような面内回転磁界
の反転を行なうため、従来のトランスファー・ゲートで
双方向のトランスファー動作を実現するためには非常に
複雑なバブル駆動回路が必要である。本発明の目的は非
常に簡単なバブル駆動回路によりバブルのトランスファ
ー・ィン動作及びトランスフア−・アウト動作が可能な
トランスファー・ゲートを有するコンティギュアスディ
スク型磁気バブル素子を提供することにある。

本発明のコンティギュアスディスク型磁気バブル素子は
磁気バブルを保持し得る立方晶系の磁性材料の１１１面
を膜面とした磁性薄膜上に選択的にイオン注入を施すこ
とにより〔０１１〕，〔１０１〕，〔１１０〕のいずれ
かの方向に間隙を隔てて周期的かつ直線状に配列された
複数個の凸部を有する非注入領域からなる第１の転送パ
タンのスーパー転送路側エッジ部をメジャー転送路とし
て用い、該メジャー転送路の反対側に位置する第１の転
送パタンの凸部と予め定めた間隙を有する間隔部を介し
てグッド転送路方向に形成された珠数玉状の非注入領域
からなる第２の転送パタンのエッジ部をマイナーループ
転送路として用いるメジャー・マイナー方式の磁気バブ
ル素子において、前記第１の転送パタンに沿って設けら
れた実質的に帯状の導体パタンであって該導体パタンの
両側の２つのエッジのうち、第１のエッジは前記メジャ
ー転送路の近傍に位置し、第２のエッジは前記第１の転
送パタンと前記第２の転送パタンとの間隙部近傍もしく
は前記第２の転送パタンの一部を被うように位置し、か
つ前記第２のエッジには前記第１の転送パタンの配列周
期と等しい周期で切り込みが形成されれている。

次に、実施例をもとに本発明の原理を説明する。

第２図は本発明の第１の実施例を示す図である。

参照数字２５は導体パタン１７の第１のエッジ、同数字
２６は第２のエッジである。第１の転送パタン１からの
第２の転送パタン２へのトランスファー・ィン動作、及
び第２の転送パタン２から第１の転送パタンへのトラン
スファー・アウト動作は、各々導体パタン１７に印加す
る第１の電流パルス及び第２の電流パルスを用いて実現
される。

矢印１８は第１及び第２の電流パルスの方向を表わして
いる。第３図は該電流パルスの位相およびパルス幅の一
例を示したものである。

第３図では第１の転送パタンの配列方向（〔０１１〕方
向）を面内回転磁界の１８００方向にとつている。トラ
ンスファー・ィン動作は以下のような原理に基づき実現
される。面内回転磁界が矢Ｅ０３０で示される方向のと
き第１の転送パタンのメジャー転送路を転送中のバブル
は第２図の位置９にある。

この位相から矢印３４で示される位相範囲で導体パタン
１７に第１の電流パルスを印カロすると、第１の電流パ
ルスにより誘起された磁界勾配により、バブルは矢ＥＰ
２７の向きに駆動力を受ける。矢印３３は第１の電流パ
ルスを停止するときの面内回転磁界の方向である。第１
の電流パルスに起因した駆動力と第１の転送パタンのチ
ャージドウオールとの作用によりバブルは位置１０およ
び１１に順次転送される。この後バブルは第２の転送パ
タンのチャージドウオールにより位置１２を経て第２の
転送パタンへ転送されトランスファー・ィン動作が実現
される。一方、トランスファー・アウト動作は以下のよ
うな原理に基づき実現される。

面内回転磁界が矢印３２の方向のときバブルは第２図の
位置２川こある。この位相から矢印３４で示される位相
範囲で導体パタン１７に第２の電流パルスを印加すると
、第２のエッジ２６に設られた切り込み２４の周囲に電
流分の局所的な乱れが生じ、位置２１が静磁気的なポテ
ンシャルの谷となるような磁界分布が誘起される。この
ためバブルは第２の電流パルスが印加されている間、位
置２１に捕捉され続ける。第２の電流パルスが切れたと
き面内回転磁界は矢印３３の方向を向いており、このと
き第１の転送パタン１には位置２１バブルを引きつける
ようなチャージドウオールが形成されている。したがっ
て以後バブルは面内回転磁界によるこのチャージドウオ
ールの移動にともない位置２２を経て〆ジャー転送路へ
転送されトランスファー・アウト動作が実現される。以
上のような本発明の原理によれば面内回転磁界を反転す
ることなく導体パタンに印加する電流パルスだけでトラ
ンスファー・ィン動作及びトランスファー・アウト動作
が行なえ、バブル駆動回路を非常に簡単にすることがで
きる。

第４図は本発明の第２の実施例を示し、位置９から位置
１川こ向かう磁界勾配を強めバブルのトランスファー・
ィンン動作を安定に行なわせるために、第１のエッジ２
５にも切り込み３０か設けてある。

第５図は第１及び第２のエッジの切り込みに加えて導体
パタン１７に開孔部４１を設けた本発明の第３の実施例
を示す。

本実施例において、導体パタン１７に矢印１８の向きの
第１の電流パルスを印加すると関孔部４１の周囲に電流
分布の乱れが生じ位置１０が静磁気的なポテンシャルの
谷となるような磁界分布が誘起される。このため、位置
９から位置１０へのバブルの転送を非常に安定に行なう
ことができる。第６図は第１の転送パタン４２の形状を
変えた本発明の第４の実施例を示す。

第７図は第１の転送パタン４３の形状及び第２のエッジ
の切り込み２４の形状を変えた本発明の第５の実施例を
示す。

第８図は第２のエッジの切り込みの位置を変えることに
より第１、第２、第３、第４及び第５の実施例とは逆極
性の電流パルスによりトランスファー・アウト動作を行
なう本発明の第６の実施例を示す。

本実施例において、第２の転送パタンを転送中のバブル
が位置５０１こ来たときに導体パタン１７に矢印４５の
向きの電流パルスを印加するとの＊印６０で示される位
置が磁気的なポンシャルの山となるような磁界分布が誘
起される。このためバブルは電流パルスが印加されてい
る間、位置５０１こ停留し続ける。電流パルスが切れた
後は第２図の実施例の場合と同様に第１の転送パタン側
のチャージドウオールにより位置５１を経て転送路側へ
のトランスファー・アウト動作が実現される。第９図は
第１の転送パタンーと第２の転送パタン２との相対的な
位置関係を変えた本発明の第７の実施例を示す。

本実施例において、トランスファー・ィン動作はバブル
が位置６２に来たときに導体パタン１７に矢印１８の向
きの電流パルスを印加し、その後バブルが位置６３に来
たときに矢印４５の向きの電流パルスを印加することに
より実現される。トランスファー・アウト動作は第２の
転送パタンを転送中のバブルが位置６４に来たときに矢
印４５の向きに電流パルスを印加することにより実現さ
れる。以上に述べたように本発明を用いれば回転磁界を
反転することなく導体パタンに印加する電流パルスだけ
でトランスファー・ィン動作及びトランスファー・アウ
ト動作が行なえ、バブル駆動回路を非常に簡単にするこ
とができる。

第１の転送パタン、第２の転送パタン、導体パタンなど
の形状としては第２図、第４図、第５図、第６図、第７
図、第８図に示した実施例以外にも種々の形状のものが
考えられるが第２図及び第３図を用いて説明した如き原
理によりバブルを転送し得る形状のものであればすべて
本発明に含まれることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトランスファーゲートを示す図である。 １は第１の転送パタン、２は第２の転送パタン、３，４
は第１の転送パタンと第２の転送パタンとの最近接点、
１４は最近接点３から最近接点４へ向かって引かれた直
線の方向を示す矢印、１３は第１の転送パタンの実質的
な配列方向を示す矢印、５は１３及び１４の矢印で示さ
れる２つの方向のなす角度、１６は磁性薄膜の〔２１１
〕方を示す矢印、６は導体パタン、７は導体パタンに印
加する電流パルスの方向を示す矢印、１５はバイアス磁
界の方向を示す矢印、９，１０，１１，１２はバブルの
転送位置である。第２図及び第３図は本発明の第１の実
施例を示す図である。１７は導体パタン、１８は導体パ
タン１７に印放する電流パルスの方向を示す矢印、２５
，２６は各々導体パタ１７の第１及び第２のエッジ、２
４は第２のエッジに設けられた切り込み、２０，２１，
２２はバブルの転送位置、２７はバブルが受ける駆動力
の方向を示す矢印、３０，３１，３２，３３は回転磁界
の方向を示す矢印、３４，３５は電流パルスの印加位相
を示す矢印である。 第４図〜第９図はそれぞれ本発明の第２〜第７の実施例
を示す図である。４２，４３は第１の転送パタン、４０
は第１のエッジに設けられた切り込み、４１は導体パタ
ン１７に設けられ、開孔、１８は電流パルスの方向を示
す矢印、６川ま磁気的なポテンシャルの山の位置、５０
，５１，６３，６４はバブルの転送位置である。 オノ図 オ２図 矛３図 オ４図 矛Ｓ図 オ６図 オ７図 才８図 牙？図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁気バブル保持し得る立方晶系の磁性材料の１１１
   を膜面とした磁性薄膜上に選択的にイオン注入を施すこ
   とにより〔０１１〕，〔１０１〕，〔１１０〕のいずれ
   かの方向に間隙を隔てて周期的かつ直鎖状に配列された
   複数個の凸部を有する非注入領域からなる第１の転送パ
   タンのスーパー転送路側エツジ部をジヤー転送路として
   用い、該メジヤー転送路の反対側に位置する前記第１の
   転送パタンの凸部と予め定めた間隔を有する間隔部を介
   してグツド転送路方向に形成された珠数玉状の非注入領
   域からなる第２の転送パタンのエツジ部をマイナールー
   プ転送部として用いるメジヤー・マイナー方式の磁気バ
   ブル素子において、前記第１の転送パタンに沿つて設け
   られた実質的に帯状の導体パタンであつて、該導体パタ
   ンの両側の２つのエツジのうち、第１のエツジは前記メ
   ジヤー転送路の近傍に位置し、第２のエツジは前記第１
   の転送パタンと前記第２の転送パタンとの間隙部近傍も
   しくは前記第２の転送パタンの一部を被うように位置し
   、かつ前記第２のエツジには前記第１の転送パタンの配
   列周期と等しい周期で切り込みが形成されたことを特徴
   とするコンテイギユアスデイスク型磁気バブル素子。