JPS6069887A - 電流制御磁気ドメイン・メモリ - 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、多数の情報蓄積ルーズと結合する主制御路と
、磁気ドメインを伝播（・さる磁化口Ｊ重層と、第１お
Ｊ：び第２導体層とを備え、前記第１　Ｊ５よび第２導
体層を前記磁イヒ可能層に平行な非磁性、非尋電性中間
層に五つｃ′！ｉに分離し、かつ前記制御素子により磁
気ドメインの伝播方向を規定する電流制御磁気ドメイン
・メモリに関づる。

メジ１／−・マイナー・ループ構成を右Ｊる電流制御ｖ
４気ドメイン・メモリは文献”１３ｅｌｌＳｙｓｔｅｍ
　Ｔｅｃｌｕｌｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ”、５８．　
第１４５３〜１５４０頁、特に第１４９９および１５０
０頁から既知ぐある。しかし、この文献に記載されたメ
モリは、ドメインを伝播させるため、それぞれ孔パター
ンを有しかつ中間層によっＣ分離された２個の導体層を
使用しＣいる。この既知のメモリの欠点は、２個の導体
層間で電気的接触の起る可能性がか４１り高いことと、
このメモリがＳ＝Ｏ状態とは異なるドメイン・ウオール
状態を右する磁気ドメインに感応することである。その
結果ドメインがその移動に当り所望の通路からずれ−ｃ
しよう。これを低減７るため、極めて強い同一面磁界が
必要になる。

本発明によれば、メジレー・マイナー・ループ構成（即
ち多数の情報蓄積ループに結合される情報の入出力のた
めの主制御路）を右Ｊる既知の電流制御１１１１気ドメ
イン・メモリの欠点を、孔を右づる２個の導体層に代え
て、互に交さづる折曲り導体路を有りる２個の導体層を
使用し、常に第１導体層の順次の２つの導体路と、第２
尋休層の順次の２つの導体路とにより情報蓄積ループを
規定するようにりる。かかるメモリでは２個の導体層が
メモリの極めＣ小さい部分においてだり互に重なるに過
ぎ”ｖＺいのく・、２個の導体層の間で電気的接触の起
る可能性は極めＣ小さくなる。更に、このメモリはＳ≠
０のドメイン・つＡ−ル状態を有するドメインに感応し
ないことを確認した。

このメモリの好適な実施例では、前記第１おＪ：び第２
導体層の折曲り導体路が同一の折曲り周期長さを右丈る
Ｊ：うにりる。

所望の情報Ｍ拍ループを構成りる互に交ざりる折曲り導
体路を右りる本発明のドメイン・メモリは種々の態様で
４１１１成りることができる。

その第１の実施例Ｃは、前記第１導体層の順次の２　＋
１１．Ｉの導体路により主制御路およびループ開成路を
−ぞれｆれ（ｔ１成りるＪ：うにりる。

その第２の実施例Ｃは、前記第１　ｊ！Ｖ　ｆＡ層の順
次の；３個の導体路により２個のループ開成路の間に什
住りる主制御路を規定し、前記主制御路が一方のループ
開成路と、前記第２導体層の順次の２個の導体路と共に
、第１回転方向を有りる情報蓄積ループを構成し、かつ
前記主制御路が他方のループ開成路と、前記第２導体層
の順次の２個の導体路ど共に、前記第１回転方向と反対
の第２回転方向を有する情報蓄積ループを構成す゛るよ
うにする。

本発明のドメイン・メモリにおいて、前記導体路がドメ
インの直径にほぼ等しい幅およびドメインの直径の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
各導体には各折曲り周期長さ当り２個の制御素子を配設
し、前記制御素子にＪ：り前記磁化可能層において電位
１戸を発生さけ、前記各電位１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、かつ前記各電位Ｊ［戸を、前記折曲り導体路
にお番）る電流が零である場合円筒状磁気１ヘメインの
中心を前記折曲り導体路の縁部に安定化りるよう配設す
るレジスタを、１−メインの伝播のために使用りるど特
に有利（ある。

制御素子が軟磁性または永久磁化祠料の円板を備える場
合には、制御素子は第１および第２）９体層の間の中間
層にお（プる一平面に配設するか、または磁化ｔ】Ｊ重
層から最も遠い導体層の自由表面と隣接りる一平面に配
設づることがぐきる。

図面につき本発明を説明Ｊ−る。

ＩＪｒ曲り電流導体７は導体幅１つを有しくＤは磁気ド
メインの直径にほぼ等しい）、折曲り周期長さ４　ｔ、
）　Ｃ繰返えされる構造を右し、かつ磁界１−１□、と
同一平面内に存（１する軟磁性制御素子２．　３．　４
（第１図ａ参照）を設りられＵ　Ｊ５す、この折曲り電
流導体１を両４４！性パルス（第１図ｅ）にょっＣ駆動
り°る。本例Ｃは制御ｌＩ素子２．　３．　４．は寸法
［）×Ｄを右りる正方形と覆るが、代案どして直径りの
円板とづ°ることもできる。導体１の平面と直交ザる主
磁界１１ｂの影響下に維持される磁気ドメインが第１図
ａにＪＪＧプるレジスタを介しＣ伝播りるノ）向は１ｉ
ｉｊ−面磁界１−１□、の方向に対りる導体１の１ｊ向
および制御索子２．　３．　４の位置に左右される。　
ｌｌ−Ｌ面磁弄１１１ｐが図示のｈ向Ｃある場合、磁気
ドメインはＳ：８１図ａ、ｂ、ｃおよびｄに示した４つ
のｂ“シなる伝播方−向Ｖｌ、Ｖ２．Ｖ３．およびＶ４
にそれぞれ伝播りる。

磁界Ｈよ、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
．１３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縁部の区域において磁
気ドメインを安定化りる電位井戸を発生覆る。

従って第１図ａ−ｄに示した構成によれば任意の所望方
向でのドメインの伝播がｌｌ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覆ることが−（
・き、これは］〕に等しい。

第２図は磁気ドメインが伝播できる磁化可能層１７の断
面図を示′１Ｊ。この層１７には非磁性、非導電材料例
えばＳｉ　Ｏｘ　（１＜ｘ　＜　２）の層１８を被着Ｊ
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１９Ｃ示り。導体１９は例えば
アルミニウムぐ構成りることが′Ｃ″きる。

導体１９をＦ１１Ｂ内に埋設して平坦表面２０を形成し
、その上に軟磁性制御素子を配設ηるようにりることが
でき、かかる制御素子の一つを２１で示ず。制御素子２
１上には表面安定化層２２を配設し、この層２２は例え
ばＳｉ　Ｏｘ　（１＜ｘ　＜　２）で構成することがＣ
きる。

制御素子２１は例えばニッケル・鉄合金（パーマロイ）
ｒ′構成づることができ、この制御素子の厚さは制御水
子に対し７：１川される１９さ４００ｎｍに比べ追に薄
い１００　ｎ’ｎ＋とし、かつこの制御素子のＳＪ法は
文献　”ＪＯＩＩｌ゛ｎａｌ　ｏｆ　Δｐｐｌｉｃｄ　
Ｐｈｙｓｉｃｓ”　。

Ｖ　ｏｆ、　５０　（１９７！］）に記載された如ぎＤ
を越える長さをイｊりるＩＩ長い形状に変えほぼＤＸＤ
とする。

その結果、制御索子２１による電位Ｉｎの発生区域が小
さくなるのＣ，第１図ｂ　ａ３よびｄの状態にｄ３い（
伝播方向におりるドメインの円形１１７ｉ而が細長い断
面に変化りるいわゆるストリッピング・アラ１−　（Ｓ
ｔｌ’１ｐｌ）ｉｌｌ（］　ｏｕｔ　）が防止される。

ス１へり’７ピング・アラ１へのため第１図ｂＪ３Ｊ、
びｄに示した構成のｆｉｔ作余裕は第１１図ａＪ３Ｊ、
ひＣに示した構成の動作余裕に比ｌ＼追に小さくなる。

制御索子２１にＪ、っ（生ずる電位１戸の深さは１、こ
の制御索子２１０ルさを変えることにＪ、す、２、この
制御索子２１ｈ＋Ｉら磁化可能層１７まての距離を変え
ることにＪ、りく層１８の〃σを変えるかまたたは制御
素子２１および層１８の間に厚さが５０〜１５０ｎｌｌ
ｌのイ」加的中間層を配設することにより）、３、同一
面磁界ト（、ｐ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（べてにより、磁気ドメインを制御素子２１に向っ
て引きつ＋ｊる駆動力と、導体１９を流れる電流の影響
のトに磁気ドメインが制御索子２１に引きつりられなく
なった場合に生ずるピニング（ｐｉｎｎ−ｉｎｇ　）力
を最適ならしめることが−Ｃきるので、伝１ｍに必要な
電流１．Ｌ　ｊＱ小とイｊる。

（６化可能層１７ａ３よび導体１９の間の距離並に導体
１つの厚さは一般に数百０１１１例えば４００ｎｍひあ
る。当該装置の動作のｌこめに必要とあれば、上記距離
は一層小さくりることができる。層１８内における機械
的応力の発生を防【Ｆするため層１８に対する代替材料
どし−Ｃ合成樹脂例えばポリイミドを使用りることがで
きる。合成樹脂の層１８はく薄い）３ｉＱｘ層に比べ悪
械的応力を良好に補正づることができる。

第２図の断面図に示した層構造を製造するのに極めＣ好
適な技術はＴ’、　Ｗ、　Ｂｒ１ｌ　、　Ｒ，ｄａＷｅ
ｒｄｔＪ５よび１つ、　Ｗｉｌｌｅｍｓｅ　茗、Ｐａｐ
ｅｒ　７７　ｏｆｔｈｅ　Ｉ三　、Ｃ，Ｓ、５ｐｒｉｕ
　Ｍｅ員ｉｎｇ　ｉｎ　３ｔ　。

ｌ　ｏｕｉｓ　（１１−８１６Ｍ　ａｙ、　１９８０）
に記載されたプレーナ技術ぐある。

第３図ａおＪ、びｂは２個の導体層を設りる場合に使用
できる２つの層構造の…ｉ而面である。

第３図ａは円筒状磁気ドメインを伝播りることがＣきる
磁化可能Ｈ２３上に存在りる制御ｌ構体の詳細断面図を
示し、この制御構体はスペーり層２４に埋設した導体２
５およびスペーサ層２６に埋設した導体２７を備える。

導体２５Ｊ５よび２７は互に交さ覆る折曲り埒体路の一
部を構成するＪ：うにりることがＣきる。スベーり層２
６の一部ａ３よび導体２７（７）一部上にパーマ「１イ
の制御素子２８を配設り−る。

第３図１〕は制御構体の変形例を詳細に示し、本例でｔ
ま制御構体は磁化可能層２９上に配設し、かつスペーサ
層３０に埋設した導体３１Ｊ３よびスペーサ層３４にｊ
１１設した導体３５を備える。パーマ［」イの制御系イ
３３を、スペーり層３２を介しくスペーり層３０１Ｊ１
ら分離して配設りる。

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
ためのパーマロイ層および２個の導体層を備える。

第１肋には円筒状磁気ドメイン、いわゆるバブルに対す
る３個の電流制御伝播路ひある折曲り導体Ｓ＋、Ｓ２お
よび＄３を設（〕る。第２層には折曲り導体ＰＩ、Ｐ２
．Ｐ３．Ｐ４．Ｐ５・・・・・・を設り、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［」イ制ｉ１
１素子を設【）る。折曲り導体Ｓ２は情報の読込ａ５よ
び読出動作を行う。第１おＪ：び第２導体層に設りたづ
“べＣの折曲り導体は情報が蓄積されるマイナー・ルー
プを椙成りる。

第２層における順次の２ｌｍＩの折曲りり導体１つ１゜
Ｐ２　；Ｐ２　、　Ｐ３　：・・・・・・と導体Ｓ２お
よびＳｌ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Ｃ゛下側マイナー・ループが形
成される（第４図）。

導体Ｓ２を駆動り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Ｊ！
ＩＪ　ＪＱさｆυに１個のバブル）。バブルがａおよび
１）で示しに位置に到達しｌｃ場合、導体ｓ２の駆動を
中断し、導体Ｐ＋　、Ｐ２．Ｐ３　、Ｐ４　。

Ｐ５’８を駆動しＣバブルを１折曲り周期長さにわたり
移動さＵる１、従ってバブルはマイナー・ループにおい
て１ピッ１〜位置にわたり移動し、位置ａにお【ノるバ
ブルは」一方へ移動し、位置すにおりるバブルは下方へ
移動りる。同時に、マイナー・ループからの情報は折曲
り導体ｓ２内または導体Ｓノ外に配置されることどなる
。

上側マイナー・ループがらの情報は”ｂ”位置に到来し
、かつ−Ｆ側フイナー・ループからの情報は”ａ”位置
に到来りる。この情報は次の情報のあＣ込と同時にバブ
ル検出器３１へ供給される。読込Ｊ３よσ読出は周波数
［で行われる。

マイナー・ループにおいＣバブルを循環さＵる、ためＳ
導体を１周期（正パルス−１１勺パルス）がっＰ　ｊ４
Ｊ：１体を１周期（正十負パルス）死文りに付勢するよ
うに−りる。マイナー・ループを介するバブルの移動は
例えば第５図ａｉＪ５Ｊ、びｂに丸印で示づ如く行なわ
れる。起動時のバブルの状態を２個（上側および下側）
のマイナー・ループにつき第５図ａに示す−０導体Ｐ３
　、Ｐ４　、Ｐｓを１周期にわたり駆動した後に、第５
図すに示すバブル状態が得られる。次いで導体Ｓ＋、５
２Ｊ３Ｊ、ぴＳｌを１周期にわたり駆動することにより
第す図Ｃに示リーバプル状態が得られる。再び導体Ｐ３
　、　Ｐ４　、　Ｐ５を１周期にわたり駆動することに
より第５図ｄに示づ一バブル状態となる。マイナー・ル
ープにａＨノる循環周波数はｒ／２（・ある。周１１１
］　ｍのマイナー・ループは最大ｒ（ｍ−２）ビットの
情報を含むことかできる。

なお、次の事項即し 第１　Ｊ５よび第２導体居は原理的に交換ツることがぐ
きること、 読込／読出１べき情報のブ［］ツクのマイブー・ループ
での探索は周波数［の半分の周波数Ｃ゛行われること に汁が、りる必要がある。

この情報ブ１．１ツクが読込／読出転送路に到達した場
合には、ブ１−１ツタ全体の読出および新たな情報の読
込が周波数［ぐ行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ　、　１１　、’Ｏ、ｄは第１．ｆｆ１２．第
３及び第４方向にａ３いＣ磁気ドメインを伝播リ−る磁
気ドメイン１云播レジスタの４つの動作態様を示す図、
第１図ｅはこの動作の７ｊめの駆動パルスを示り−Ｈ、
第２図は磁気ドメイン伝播レジスタの要部を訂細に承り
ｒｇｉ面図、 第３３図ａおよび１）は本発明メモリの２例の要部を訂
柵に示′？ｌ断面図、 第４図は本発明メモリの平面図、 第す図ａ、１１．Ｃ＋Ｉ５Ｊ：びｄは第１図の動作１Ｊ
１明図（ある。 １・・・折曲り電流導体　２へ・１３・・・制御素子１
４、１５．１６・・・折曲り電流導体１７・・・磁化可
能層　１８・・・非磁性、非導電材別層１９・・・１１
１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・・・スペーサ層２５・・・導体　２６・・・スペー
１）層２１・・・導体　２８・・・制御素子 ２９・・・磁化可能層　３０・・・スペーサ層３１・・
・導体　３２・・・スペー丈層３３・・・制御素子　３
４・・・スペーサ層３５・・・導体　３６・・・ドメイ
ン発生器３７・・・ドメイン検出器 Ｓｔ、３２．Ｓ３・・・折曲り導体 Ｐ＋　、Ｐ２　、Ｐ３　、Ｐ４　、Ｐ５・・・折曲り導
体。 ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多数の情報蓄橙ループと結合する主制御路と、磁気
   ドメインを伝播できる磁化可能層ど、第１および第２導
   体層とを備え、前記第１および第２導体層を前記磁化可
   能層に平行な非磁性、ＪＩＳ電性中間層によって互に分
   Ｎｔシ、かつ前記制御素子により磁気ドメインの伝播方
   向を規定り−る電流制御磁気ドメイン・メモリにａ３い
   で、前記第１導体層が多数の平行なレジスタを備え、前
   記第２′１！ｊ（Ａ層が前記第１尋体層のレジスタど交
   さりる多数の平行なレジスタを０品え、前記第１導体層
   の各２個の鼎接尊体路が前記第２導体層の２個の隣接導
   体路と」（に情報立積ループを規定りるよう構成したこ
   とを特徴どりる電流制御磁気ドメイン・メ七り。 ２、前記第１Ｊ５Ｊ、び第２導体層のレジスタが同一の
   ｔｌｒ曲げ周期長さを有づる折曲り導体路を有する特許
   請求の範囲第１項記載のメモリ。 ３、前記第１Ｓ体層の２個の隣接導体路により主制御路
   およびループ開成路をそれぞれ構成する特許請求の範囲
   第１または２項記載のメモリ。 ４、前記第１導体層の３個の隣接導体路により２個のル
   ープ開成路の間に存在する主制御路を規定し、前記主制
   御路が一方のループ開成路と、前記第２導体層の順次の
   ２個の導体路と共に、第１回転方向を右づ−る情報蓄積
   ループを構成し、かつ前記主制御路が他方のループ開成
   路と、前記第２導体層の順次の２個の導体路と共に、前
   記第１回転方向と反対の第２回転り向を有覆る情報蓄積
   ループを構成覆る特許請求の範囲第１または２項記載の
   メモリ。 ５、前記主制御路がドメイン発生器に接続する第１端部
   ｔ！５よびドメイン検出器に接続づ−る第２端部を有す
   る特許請求の範囲第３または４項記載のメモリ。 ６、前記第１および第２導体層のレジスタが制御素子を
   右し、前記制御素子のづべてを前記第１　ｄ３　Ｊ：び
   第２導体層の間の前記中間層に配設づる特許請求の範囲
   第１乃至５項中のいずれか一項記載のメモリ。 ７、前記第′１及び第２導体層のレジスタが制御素子を
   有し、前記制御素子のりべでを、前記磁化可能層から最
   も遠い導体層の自由表面に′　隣接りる層に配設置る特
   許請求の範囲第１ノリ至５項中のいずれか一項記載のメ
   モリ。