DE2262054B2 - Magnetische blasendomaenenanordnung - Google Patents

Description

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verwendbare Materialklasse derart erweitert werden kann, daß auch die früher nicht verwendbaren Materialien eingeschlossen sind.

Aus IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 13, Nr. 7, Dezember 1970, S. 1788 bis 1790, ist eine grundsätzlich andere Methode zur gesteuerten Blasendomänenbewegung, -erzeugung and -"uslöschung bekannt. Hiernach wird nicht Temperaturkonstanz der oben beschriebenen Kenngrößen angestrebt, sondern im Gegenteil gerade die Temperaturabhängigkeit des erfoiderlichen Vormagnetisierungsfeldes zur gezielten Manipulierung der Blasendomänen ausgenutzt. Es wird dabei davon ausgegangen, daß in der Nähe des Curiepunktes oder Kompensationspunktes des Blasendomänenmaterials dessen Sättigungsmagnetisierung stark temperaturabhängig ist. Hierzu sei der Fall eines Materials bei einer Temperatur etwas oberhalb des Kompensationspunktes betrachtet. Wenn die Temperatur der gesamten Probe erhöht wird, wird die Sättigungs- »° magnetisierung der Schicht zunehmen, was zu einer instabilen Ausuferung der Blasendomänen führt. Der Temperatureinfluß auf die Domänenstabilität kann dann zur Domänenübertragung wie folgt benutzt werden: Wenn ein zu einer einzelnen Blasen- »5 domäne benachbartes Gebiet erhitzt wird, beispielsweise mit einem Laserstrahl, dann wird die Blas?ndomäne in das erhitzte Gebiet expandieren. Wenn der Wärmeimpuls kürzer als die thermische Relaxationszeit des Materials ist, dann wird der Mittelpunkt des erhitzten Bereichs heißer als seine Umgebung und deshalb der stabilste Ort für die Domäne im ganzen Abkühlungsprozeß sein. Nach Aufhören des Wärmeimpulses wird die Domäne wieder ihren ursprünglichen Durchmesser annehmen, ist aber in Richtung des erhitzten Bereichs verschoben. Die lokalisierte Erhitzung kann auch zur Erzeugung und Auslöschung von Blasendomänen benutzt werden. Wenn beispielsweise in einem sich leicht oberhalb seines Kompensationspunktes befindlichen Material die Vormagnetisierung den Stabilitätsbereich überschreitet, werden alle Blasendomänen eliminiert. Wenn jedoch eine lokalisierte Zone erhitzt wird, reicht das Vormagnetisierungsfeld nicht aus, die Bildung einer Blasendomäne in dem erhitzten Bereich zu unterdrücken. Beim Abkühlen muß dann das Vormagnetisierungsfeld entsprechend verringert werden, so daß die Domäne stabil bleibt.

Ersichtlich handelt es sich bei diesem bekannten Vorschlag mehr um das Aufzeigen einer theoretischen Möglichkeit als um die Angabe einer praktisch brauchbaren Lösung, da hierzu viel zu umständliche und äußerst sorgfältige Temperatursteuerungen usw. vorzunehmen sind und die Anordnung, weil auf thermischen Effekten beruhend, von Hause aus keine hohen Betriebsgeschwindigkeiten erlaubt. Diese bekannte Methode hilft daher auch nicht bei der Lösung des oben skizzierten Problems weiter.

Erfindungsgemäß wird nun dieses Problem für eine magnetische Blasendomänenanordnung mit einer Schicht aus Blasendomänenmaterial und einer Dauermagnetanordnung zur Vormagnetisierung der Schicht dadurch gelöst, daß das Blasendomänenmaterial und das Dauermagnetmaterial hinsichtlich der Temperaturabhängigkeit ihrer magnetischen Eigenschaften derart aufeinander abgestimmt sind, daß der Durchmesser der Blasendomünen innerhalb dz- Betriebsfp.n-meraturbereichs auf - 25 ⁰O konstant bleibt.

Nach der Erfindung wird also der Temperaturgang des Stabilitätsbereichs der Blasendomänenschicht auf äußerst einfache Weise dadurch kompensiert, daß die hierzu erforderliche Temperaturabhängigkeit der Vormagnetisierung einfach durch die Materialeigenschaften der Dauern.agnetanordnung realisiert wird. Bei den erfindungsgemäßen Blasendomänenanordnungen ist daher kein gesonderter apparativer Aufwand zur Realisierung eines stabilen Domänendurchmessers im ganzen in Frage kommenden Betriebstemperaturbereich erforderlich. Dieses ist von großem Vorteil.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung und der Tabellen I bis IV näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer magnetischen Blasendomänenanordnung und der für ihren Betrieb erforderlichen Einrichtungen,

F i g. 2, 3 und 4 Diagramme der Vormagnetisierungsfeldstärke für eine Blasendomänenschicht und der von einem Dauermagneten erzeugten magnetischen Feldstärke als Funktion der Temperatur,

F i g. 5 eine schematische Ansicht einer Dauermagnetanordnung für die homogene Vormagnetisierung einer Blasendomänenanordnung,

F i g. 6 eine Schnittansicht durch die in F i g. 5 gezeigte Anordnung und die von dieser vormagnetisierte Blasendomänenanordnung und

F i g. 7 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Vormagnetisierungsfeldes von dem in Schichtebene verlaufenden Feld bei verschiedenen Frequenzen des in Schichtebene verlaufenden Feldes zeigt.

F i g. 1 zeigt eine Blasendomänen-Anordnung 10 mit einer Schicht 11 aus einem Material, in dem Blasendomänen verschiebbar sind. Kanäle, entlang denen diese Domänen in der Schicht 11 verschoben werden, werden von einem Muster aus T- und stabförmigen weichmagnetischen Elementen 12 in bekannter Weise gebildet.

Ein typischer Domänengenerator ist in F i g. 1 bei 13 gezeigt. Er umfaßt ein weichmagnetisches, rechteckiges Element 14 und einen zugeordneten Leiter 15. Der Leiter 15 ist an eine Eingangsimpulsquelle angeschlossen, die in der Figur durch den Block 16 dargestellt ist.

Eine typische Detektoranordnung zur Blasendomänenfeststellung ist bei 20 gezeigt. Die Detektoranordnung weist ein Magnetwiderstandselement 21 auf, welches zur Vergrößerung einer entlang eines Kanals an den Ort des Elements 21 übertragenen Domäne dient. Das Element 21 ist an einem Verbraucher 22 angeschlossen, dem es ein das Vorhandensein einer Blasendomäne anzeigendes Signal zuführt. Selektiv am Eingang 13 eingeführte Domänen werden entlang des Übertragungskanals zur Detektoranordnung 20 in Abhängigkeit von einem in dei Ebene der Schicht 11 rotierenden Feld übertragen Eine Quelle für ein solches Feld ist in Fig. 1 schematisch durch den Block 25 dargestellt, eine zui Synchronisierung und Betätigung dienende Steuer schaltung durch den Block 60. Beim Betrieb wire eine Blasendomäne in der Anordnung nach Fig. 1 durch das von einer Vormagnetisierungsquelle 2< gelieferte Vormagnetisierungsfeld auf einer Nenn Betriebsgröße gehalten. Als Vormagnetisierungs quelle ist bei der Anordnung nach der Erfindung ein< Dauermagnetanordnung vorgesehen.

In jedem Fall wird nach bekannten Methoden ein magneten: Es muß ein magnetisches Material mi

Material für die Schicht 11 gewählt, um Blasen- solchen Eigenschaften (z. B. Magnetisierung M

domänen zu haben, die innerhalb eines bekannten Wandenergie, Anisotropie usw.) gewählt werden, dal

Vormagnetisierungsbereichs (Stabilitätsbereich) stabil der Vormagnetisierungsbereich zwischen Domänen

sind. Die Vormagnetisierungsfeldstärke wird dabei so 5 auslöschung und -ausuferung sich nur vernachlässig

gewählt, daß ein gewünschter Nennbetriebsdurch- bar mit der Temperatur T über einen annehmbarer

messer der Blasendomänen aufrechterhalten wird. Temperaturbereich ändert. Die Vorschrift für ge

Die Ubertragungsanordnung ist so ausgebildet, daß eignete Vormagnetisierungsmagnete besagt, daß da:

sie eine Periodizität von etwa dem Dreifachen des vom Magneten erzeugte Feld über den vorgesehener

Domänenbetriebsdurchmessers hat. Jede Änderung io Temperaturbereich konstant sein muß. der Domänengröße führt, wie oben erwähnt, zu einer Beispielsweise wurde gefunden, daß

Verschlechterung des Betriebsverhaltens.

Die bekannten Kriterien für die Materialauswahl Y₁ ,Eu₁ ,AlFe₄O₁₂ und Ca_1-6Bi₁₂V₀₉Fe₄,0₁₂ für die Schicht 11 und für eine Vormagnetisierungsquelle werden im folgenden in Verbindung mit den 15 für diesen Zweck besonders geeignet sind. Materia-F i g. 2 und 3 diskutiert. F i g. 2 zeigt ein Diagramm lien dieser Art sind durch eine Magnetisierung geder erforderlichen Vormagnetisierungsfeldstärke H_B kennzeichnet, die sich als einfache Funktion dei als Funktion der Temperatur T im Temperatur- Temperatur ändert, die der Temperaturabhängigkeil bereich von O bis 100° C, ein Bereich, der üblicher- der von einem Dauermagneten beispielsweise au: weise von Interesse ist, wenn beispielsweise eine- 20 BaFe₁₂O_1n erzeugten magnetischen Feldstärke start Temperaturregelung nicht vorgesehen ist. Die obere angenähert ist. Darüber hinaus sind diese Materialien Kurve 30 stellt die Vormagnetisierungsfeldstärke dar, ebenso wie eine Reihe verwandter Granate auch bei der die Blasendomänen bei den verschiedenen durch eine Anisotropie gekennzeichnet, die sich mil Temperaturen ausgelöscht werden. Die untere Kurve etwa der vierten Potenz des magnetischen Moments 31 stellt die Werte dar, bei denen die Blasendomänen 25 ändert, wodurch ein im wesentlichen unveränderstreifenförmig ausufern. Beide Kurven verlaufen mit licher Domänendurchmesser im interessierenden zunehmenden Temperaturen abwärts, wie dies für Temperaturbereich erzeugt wird. Demzufolge kann typische Schichtmaterialien charakteristisch ist. eine magnetische Blasendomänenanordnung realisiert Man war bisher der Auffassung, daß ein vernünf- werden, in der eine Schicht, in der einwandige tiger Betrieb der Blasendomänenanordnung nur in 3° Domänen übertragbar sind, und eine Vormagnetieinem ausgewählten vergleichsweise engen Tempe- sierungsanordnung zur Festlegung des Betriebsdurchraturbereich zwischen dem untersten Punkt der messers für Blasendomänen in der Schicht derart Kurve 30 und dem höchsten Punkt der Kurve 31 gewählt werden, daß sich ihre magnetischen Eigenmöglich ist. Die horizontalen Linien 32 und 33 in schäften innerhalb annehmbarer Grenzen über einen F i g. 2 begrenzen den Betriebsbereich für den be- 35 relativ großen Temperaturbereich als ähnliche Funktrachteten Temperaturbereich. Die zulässige Ände- tionen der Temperatur ändern. Mit einer Schicht aus rung der Vormagnetisierungsfeldstärke Δ H_B ist auf Y₁₂Yb₀₁Eu₁₇AlFe₄O₁₂ und einem Dauermagneten diese Weise bestimmt, wobei der maximale Tempe- aus BaFe₁₀O₁₉ arbeitet die Anordnung über einen raturbereich für ΔΗ_Β-+0 definiert ist. Ein akzep- Temperaturbereich von 200 bis 400° K. tabler Vormagnetisierungsfeldbereich wird dadurch 4° Typische geeignete Materialien für die Schicht sind auf einen kleinen Prozentsatz der bei einer gegebenen in Tabelle I zusammengestellt. Temperatur vorhandenen Vormagnetisierungsfeldstärke beschränkt. Bei einer typischen Vormagnetisierungsfeldstärke von etwa 100 Oe liegen die Gren- Tabelle I

zen für die Auslöschung bzw. die Ausuferungspunkte 45 „ .., _M .

bei ±20 Oe. Die Änderung von ΔΗ_Β kann daher ^nicnt-Matenai _ΔΗβ

nur wenige Oe betragen und ist bei Berücksichtigung

der bekannten Erwägungen über die Auslegung mög- ■_!. -

licherweise kleiner als ein Bruchteil eines Oersted.

F i g. 3 zeigt ein Diagramm der Temperaturabhän- 50 Eu₂ErGa₀,7Fe_1-3O₁₂ 5

gigkeit der von einem Dauermagneten erzeugten Vor- GdY₂Al_{0 8}Fe_{4 2}O₁₂ 3

magnetisierungsfeldstärke H_M im Bereich von 0 bis
100° C. Die Kurve 34 hat einen sehr ungünstigen

Verlauf, indem sie bei zunehmend höheren Tempe- Geeignete Materialien für den Magneten sind in raturen ansteigt. Die Änderung der Vormagnetisie- 55 Tabelle II zusammengestellt, rungsfeldstärke ΔΗ_Μ wird durch den höchsten und
niedrigsten Schnittpunkt der Kurve 34 mit den horizontalen Geraden 35 bzw. 36 definiert. Man sieht, Tabelle II

daß die Änderung der von dem Dauermagneten —

erzeugten Vormagnetisierungsfeldstärke ΔH_M auf 60 Magnet-Material _ J_ /dM\

einen Bereich beschränkt ist, der mit der für die ^B M \dT)

Blasendomänenschicht zulässigen Änderung ΔH₃. (WC)

von F i g. 2 übereinstimmt, und typischerweise einige

wenige Oe oder weniger Änderung mit der Tempe- Abschreckgehärteter Stahl 0,015

rarur beträgt, wobei die brauchbaren Grenzen 65 , .

ΔΗ_Β- ΔH_M sind. Hieraus ergibt sich eine Vorschrift ^Vicalloy <^{38 Fe}> ^{52 Co}' ¹⁰ ^ °>⁰¹

für die Auswahl geeigneter Materialien für die Blasen- Alnico 5 (8 Al, 14Ni, 24 Co, 0,06

domänenschicht und für den Vormagnetisierungs- 3 Cu, 51 Fe)

Diese Materialien können üblicherweise über einen Bereich von etwa 50° C betrieben werden.

Die vorstehenden bekannten Vorschriften wurden in der Praxis für ideale Materialien nur angenähert. Selbstverständlich zeigt jedes gewählte Magnetmaterial eine gewisse Änderung von H_M als Funktion der Temperatur. Aus demselben Grunde zeigt auch jedes für die Schicht 11 gewählte Material gewisse Änderungen in Abhängigkeit von der Temperatur. Gelegentlich störten diese Änderungen einander nicht und führten zu einem besseren Betriebsbereich als erwartet. Nichtsdestoweniger stellt diese Vorschrift für geeignete Schichtrnaierialien eine starke Beschränkung bei der Herstellung geeigneter Domänenmaterialien dar. Die besten, mit einem ideal »konstanten« Vormagnetisierungsfeld verwendeten Materialien waren über einen Temperaturbereich von etwa 70° C von 0 bis 75° C brauchbar.

Erfindungsgemäß werden die Beschränkungen der für die Schicht 11 oder für den Vormagnetisierungs- ao magneten verwendbaren Materialklassen erheblich verringert. Insbesondere werden die für den Magneten und für die Schicht 11 verwendeten Materialien so gewählt, daß H_M und H_B sich in gleicher Abhängigkeit von der Temperatur ändern. Nach dieser Vor- is schrift werden für die Schicht 11 Materialien aus einer Klasse gewählt, die kein Mitglied mit einem positiven Wert für Δ H_B, wie dieser in F i g. 2 gezeigt ist, umfaßt. Mit anderen Worten, auch für eine angenommene ideale Vormagnetisierungsquelle, die ein von der Temperatur unabhängiges, konstantes Vormagnetisierungsfeld liefert, würde keines der Mitglieder dieser Klasse über einen wesentlichen Temperaturbereich verwendbar sein.

Ein typisches Material dieser Klasse ist in F i g. 4 durch Kurven veranschaulicht, die relativ stark abfallende Werte von H_M mit ansteigender Temperatur zeigen, was zu einem negativen (d. h. nicht existierenden) ΔΗ_Β führt, wie durch die horizontalen Linien 32a und 33 a gezeigt ist, die den Linien 32 und 33 in Fig. 2 entsprechen. Bei solchen Materialien existiert ein positiver Bereich Λ H_B — Δ H_M nur über einen vernachlässigbar kleinen Temperaturbereich, wie aus der Figur deutlich wird. Typische, innerhalb der vorliegenden Klasse liegende Materialien, die nach den Vorschriften des Standes der Technik für Blasendomänenanordnungen brauchbar sind, umfassen Seltene-Erden-Eisenoxyde, die keine Kompensationspunkte haben und deren Curietemperaturen oberhalb der höchsten betrachteten Betriebstemperaturen, oftmals bei etwa 500 oder 600° C liegen, und Materialien, die eine durch Spannung (oder Dehnung induzierte, nicht in der Schichtebene liegende einachsige Anisotropie aufweisen. Tabelle III zeigt beispielsweise für eine Blasendomänenanordnung nach der Erfindung geeignete Materialien, wobei

Tabelle III	Substrat	Id)
Material		(Vo/0 C)
Wachstumsinduziert	Gd1Ga5O12	0,2
Y113Eu1-7AlFe4O12	Gd3Ga5O12	0,2
LuEuCaFe4O12	YGa5O12	0,2
LuEuAlFe4O12
Spannungsinduziert	Gd3Sc17Ga3,	0,12
Cali8Bi12V0,9Fe4ilO12	Gd1Ga5O12	0,15
Gd015Y214Yb1AlFe4O12

60

— (dM/dJ)
M

die prozentuale Änderung der Magnetisierung mit der Temperatur ist.

Dehnungsinduzierte Anisotropie tritt bei einer Auswahl von Materialien auf, deren Gitterkonstante von der des Substrats, auf dem sie niedergeschlagen sind, verschieden ist. Epitaktisches Aufwachsen der Schicht erfolgt bei erhöhten Temperaturen, was ersichtlich zu einer unter Zug- oder Druckspannung stehenden Schicht 11 führt, wenn die Temperatur danach auf Raumtemperatur reduziert wird.

Ein mit einer Schicht 11 aus einem Material der angegebenen Materialklasse zusammenwirkender Vormagnetisierungsmagnet ist so ausgelegt, daß sich die von ihm erzeugte magnetische Feldstärke in der gleichen Weise wie die für das Material der Schicht

11 erforderliche Vormagnetisierungsfeldstärke mit der Temperatur ändert. Eine ideale Funktion der Temperatur ist durch die Kurve 40 in Fig. 4 veranschaulicht. Die Kurve 40 liegt zwischen den den Kurven 30 und 31 von F i g. 2 entsprechenden Kurven 30a und 31 a. In der Praxis wird die ideale Kurve durch eine Kennlinie angenähert, die durch die Linien 45 oder 46 in Fig. 4 veranschaulicht ist und zu einem Δ H_M führt, das dem in F i g. 3 gezeigten entspricht. Die zulässige Änderung der Vormagnetisierungsfeldstärke liegt bei etwa ± 5 ⁰Z₀.

Eine für die zur Erzeugung eines gleichförmigen Vormagnetisierungsfeldes besonders geeignete Ausführungsform der Dauermagnetanordnung, die als Watson-Magnetsystem bekannt ist (vgl. DT-AS

12 83 397), ist in den Fig. 5 und 6 im einzelnen gezeigt. Die Magnetanordnung weist hochpermeable Endplatten 51 und 52 auf, wobei Hochkantstäbe 53 und 54 vorgesehen sind, die aus einem Material gewählt sind, welches ein H_B liefert, das dem für die Schicht 11 gewählten Material entspricht. Der Abstand der Platten wird durch eine in der Figur angedeutete Schraubanordnung eingestellt.

F i g. 6 ist eine Schnittansicht der Dauermagnetanordnung nach Fig. 5. Die Pfei'e in der Figur stellen die Flußlinien dar, und es ist ersichtlich, daß innerhalb des von den Hochkantstäben 53 und 54 begrenzten Bereichs ein gleichförmiges Feld erzeugt wird. Die Stärke des Feldes wird (über die Schraubanordnung) durch Änderung der Luftspalte 56 und 57 in Fig. 6 eingestellt. Die auf Substraten vorliegenden Schichten 11a bis 11/ sind üblicherweise auf einer keramischen Halterung 58 angeordnet, die zwischen den Hochkantstäben 53 und 54 in der in F i g. 6 dargestellten Weise eingesetzt werden kann.

Die Form der durch eine solche Magnetanordnung erzeugten, in F i g. 4 gezeigten Kurve 40 wird durch die für die Hochkantstäbe 53 und 54 verwendeten Materialien bestimmt. Die Lage der Kurve wird in

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bekannter Weise durch Einstellung der Luftspalte 56 »nd 57 bestimmt. Materialien, die in dieser Hinsicht besonders geeignet sind, sind in Tabelle IV zusammengestellt.

Tabelle IV
Mateilal

1 /d\f\ M\dTl

BaFe12O19	(gegossen)	0,2
BaAlFe11O1n	0,2
SrFe14O22	0,2
CeCuFee.5Co3.s	0,1

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine epitaktisch aufgewachsene Granat-Schicht aus Ca_{1 s}Bij ₂V₀₉Fe₄^O₁₂, die spannungsinduzierte Anisotropie zeigt, für die Schicht 11 und keramisches BaFe₁₂O₁₉ als Material für die Hochkantstäbe 53 und 54 gewählt. Die Hochkantstäbe (ebenso wie die Schicht 11) zeigen einen Feldstärkeabfall von 0,2 ⁰Zo pro ⁰C in einem Temperaturbereich von 0 bis 100" C, wobei die Luftspalte so eingestellt sind, daß bei 50° C eine Feldstärke von 100 Oe herrscht. Die Schicht 11 zeigt im wesentlichen den gleichen prozentualen Abfall der erforderlichen Vormagnetisierungsfeldstärke (F i g. 4). Nach dem Stande der Technik würde eine Schicht 11 aus C^ai.₈Bii.2^o.9p^e4.iOis ^nur einen schmalen brauchbaren Bereich für die Betriebstemperatur haben. Die durch Dauermagneten aus BaFe₁^O₁₉ vormagnetisierte Anordnung weist aber nur eine etwa ± 15^u/oige Änderung des Domänendurchmessers auf und arbeitet über einen Betriebsbereich von mehr als -50° C bis +150⁰C.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird für die Schicht 11 eine epitaktisch aufgewachsene Schicht aus Y₁₃EUj ₇-Granat mit wachstumsinduzierter Anisotropie gewählt, und als Material für die Hochkantstäbe 53 und 54 wird keramisches BaAlFe₁₁O₁₉ verwendet, wobei ein mittlerer Feldstärkeabfall von 0,2⁰V⁰C erreicht wird. Der Domänendurchmesser

ίο

dieser Anordnung ändert sich in einem Temperaturbereich von 0 bis 100° C um etwa ± 1O⁰Z₀.

Fig. 7 gibt eine Kurvenschar wieder, die die vormagnetisierungsfeldstärke H_n als Funktion der FeIdstärke des rotierenden Magnetfeldes bei verschiedenen Frequenzen (Drehzahlen) des rotierenden Feldes zeigt, wobei durch die Kurve 60 der Gleichstromwert veranschaulicht wird, während die Kurve 61 die Abhängigkeit bei relativ niedriger Frequenz und die

ίο Kurve 62 die Abhängigkeit bei relativ hoher Frequenz zeigt. Der von der jeweiligen Kurve begrenzte Bereich stellt die zugehörigen Betriebsgrenzen dar. Die Kurve 62 entspricht der Frequenz, bei welcher die Domänenverschiebung durch die Beweglichkeit

im Material der Schicht 11 begrenzt wird. Die senkrechten gestrichelten Linien 63 und 64 veranschaulichen Werte des rotierenden Feldes, unterhalb deren die Koerzitivfeldstärke der Τ-1-Weicheisenbelegung hinreichend groß ist, um einer Ummagnetisierung zu

so widerstehen, und oberhalb deren das rotierende Feld das Muster sättigt.

Wenn berücksichtigt wird, daß zunehmend höhere Werte des Vormagnetisierungsfeldes H_B einem zunehmend geringeren Domänendurchmesser entspre-

chen, ergibt sich aus Fig. 7, daß die Betriebsgrenzen für zunehmend kleinere Domänen verrineert werden, wenn die Frequenz des rotierender. Feldes erhöh! wird. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei einem bestimmten Feldgradienten die auf eine Domäne wirkende Kraft bekanntlich eine Funktion des Domänenradius ist. Daraus folgt, daß sich die Domäne mit um so kleinerer Geschwindigkeit bewegt, je eeringer ihr Durchmesser ist.

Nun weist eine optimale Vormagnetisierungsquelle

eine derartige Temperaturabhängigkeit auf, daß die Domänengröße konstant bleibt. Dieses führt dazu daß die »Materiallänge« 1 = -^- 2, worin o_r die Wandenergie ist, über der Temperatur über einen möglichst breiten erreichbaren Bereich relativ konstant ist. Für eine optimale Schichtdicke (mit der Materialien Y₁₃Eu₁₇AlFe₁O₁₂ und Ca₁₈Bi₁^V₀, Fe₄ jO,, der Tabelle III) von etwa 4mal der charakteristischen »Materiallänge« wird ein zulässiges J H_K (s. F i g. 4) der Kurve von ± 5 ⁰O erreicht, wodurch die Domänendurchmesser innerhalb eines zulässiger Bereichs von ± 25 ⁰Z₀ der Nenncröße bleiben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

if· rung ausgelöscht wird, reicht. In diesem Stabilitäts-Patentansprüche: bereich unterscheiden sich die Maximal- und Minimalwerte des Durchmessers etwa um den Faktor 3.

1. Magnetische Blasendomänen-Anordnung mit Das Vormagnetisierungsfeld hat solche Polarität, daß einer Schicht aus Blasendomänenmaterial und 5 der Durchmesser einer Domäne verringert wird, und einer Dauermagnetanordnung zur Vormagneti- typischerweise eine solche Stärke, daß der Betriebssierung der Schicht, dadurch gekenn- durchmesser der Domäne in der Mitte des Durchzeichnet, daß das Blasendomänenmaterial messer-Stabilitätsbereichs zu liegen kommt, so daß und das Dauermagnetmaterial hinsichtlich der die breitest möglichen Betriebsgrenzen in einer Temperaturabhängigkeit ihrer magnetischen Ei- ίο Blasendomänen-Anordnung gesichert sind, genschaften derart aufeinander abgestimmt sind, Bisher wurde so vorgegangen, daß das Vormagnedaß der Durchmesser der Blasendomänen inner- tisierungsfeld auf einem vorgewählten konstanten halb des Betriebstemperaturbereiches auf ± 25 ⁰Zo Wert gehalten und eine Blasendomänenmaterialkonstant bleibt. Schicht mit solchen Eigenschaften ausgewählt wird,

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 daß ein Stabilitätsbereich sichergestellt ist, der im kennzeichnet, daß die Blasendomänenschicht aus Idealfall im interessierenden Betriebstemperatureinem Ca-Bi-V-Ferrit besteht. bereich temperaturunabhängig, also konstant, ist. Da

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- aber der Stabilitätsbereich in den meisten Fällen kennzeichnet, daß die Blasendomänenschicht aus temperaturabhängig ist, werden dadurch die Be-Ca,,₈Bi_liSV₀.9Fe₄O₁₂ und das Dauermagnetmaie- ao triebsgrenzen entsprechend unerwünscht eng. Die rial aus BaFe₁₂O₁₉ besteht. Eigenschaften magnetischer Blasendomänen und

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- deren Beziehungen zum Stabilitätsbereich sind in kennzeichnet, daß die Blasendomänenschicht aus »The Bell System Technical Journal«, Bd. 50, März einem Granat besteht. 1971, S. 725 bis 773, beschrieben.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 Bei Materialien, die zusätzlich eine charakterikennzeichnet, daß die Dauermagnetanordnung stische temperaturunabhängige »Materiallänge« (Deals sogenanntes »Watson-Magnetsystem« ausge- finition siehe weiter unten) haben, stellt ein konstantes bildet ist. Vormagnetisierungsfeld einen konstanten Domänendurchmesser sicher. Eine temperaturunabhängige

30 Materiallänge war jedoch in Materialien, die tempe-

raturunabhängige Stabilitätsbereiche zeigten, kaum

zu realisieren. Beim Fehlen konstanter Domänendurchmesser vergrößert oder verkleinert sich aber die Domänengröße während des Betriebes. Diese Ände-35 rungen führen zu erhöhter Domänenwechselwirkung

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische oder verringerter Kopplung mit den Treibfeldern, Blasendomänen-Anordnung mit einer Schicht aus was zu ungenügender Domänenverschiebung und so Blasendomänenmaterial und einer Dauermagnet- zu verengten Betriebsgrenzen führt, anordnung zur Vormagnetisierung der Schicht. Die Verengung der Betriebsgrenzen ist beispiels-

Die Blasendomänen sind einwandige Domänen mit 40 weise beim Betrieb als »Feldzugriffs«-Blasengegenüber ihrer Umgebung umgekehrter Magnetisie- domänen-Anordnung bemerkenswert. Diese Anordrung, die in einer magnetisch anisotropen Schicht mit nung hat ein periodisches Muster weichmagnetischer senkrecht zur Schichtebene verlaufender Vorzugs- Elemente auf der Blasendomänenschicht. Ein sich in magnetisierung bei geeigneter Vormagnetisierung als der Ebene der Schicht drehendes Magnetfeld erzeugt durchmesserstabile Gebilde vorhanden und in der 45 in den Elementen ein sich entsprechend reorientie-Schicht schon durch kleine Magnetfelder leicht ver- rendes Polmuster, das sich kontinuierlich versetzende schieblich sind. Domänen dieser Art sind in der Feldgradienten zur Übertragung der Blasendomänen US-PS 34 60 116 beschrieben. erzeugt. Zumeist wird derzeit ein sich wiederholendes

Im einzelnen ist die Schicht aus Blasendoinänen- Muster T- und stabförmiger Weicheisenelemente mit material üblicherweise eine epitaktisch aufgewach- 5« einer Periodizität von etwa drei Domänendurchsene einkristalline magnetisch anisotrope Schicht messern verwendet, das dem in der Schichtebene mit senkrecht zur Schichtebene verlaufender Vor- rotierenden magnetischen Feld ausgesetzt wird. In Zugsmagnetisierung. Eine Blasendomäne erscheint in der US-PS 35 34 347 sind solche Blasendomäneneinem solchen Material als Kreiszylinder, der z. B. Anordnungen beschrieben. Es wurde jedoch dabei an der Oberseite der Schicht magnetisch positiv und 55 beobachtet, daß hinreichend große Änderungen des an der Unterseite negativ ist und einen magnetischen Durchmessers von Domänen auftraten, um zu einer Dipol senkrecht zur Übertragungsebene bildet. Bei ungenügenden Domänenverschiebung zu führen. Bestrahlung mit polarisiertem Licht erscheint eine Demzufolge war ein wesentliches Kriterium für ein Blasendomäne als helle kreisförmige Scheibe auf geeignetes Blasendomänenmaterial ein relativ kondunklem Hintergrund (oder umgekehrt je nach PoIa- 60 stanter Blasendomänendurchmesser-Stabilitätsbereich risationsrichtung), wenn sie durch einen Analysator über den praktisch in Frage kommenden Betriebsbetrachtet wird. temperaturbereich, so daß ein relativ konstanter Be-Eine Blasendomäne ist in den einschlägigen triebsdurchmesser bei Materialien mit konstanten Schiebten innerhalb eines bestimmten Durchmesser- »Materiallängen« erhalten werden konnte, bereichs stabil, der von einem Maximum, oberhalb 65 Ersichtlich bedingen diese Auswahlkriterien, daß dessen eine Domäne wegen zu schwacher Vormagne- nur einige wenige Blasendomäncnmaterialien praktisierung ausufert, bis zu einem Minimum, unterhalb tisch verwendet werden können. Daher verbleibt das dessen die Domäne wegen zu starker Vormagnetisie- Problem, wie die für Blasendomänen-Anordnunger