DE2756132C2 - Magnetische Schaltungsanordnung in Ionen-implantierten Speichermedien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Für Domänen-Weiterleitungspfade in magnetischen Speichermedien bei Magnetzylinder-Einzelwanddomänensystemen ist es bekannt, unter Anwendung der Ionenimplantation Weiterleitungspfade, bestehend aus aneinanderstoßenden Weiterleitungselementen, bereitzustellen, um die Magnetzylinder-Einzelwanddomänen im Ansprechen auf ein in Speicherschichtebene gerichtetes Drehmagnetfeld in gewünscht r Weise weiterzubewegen bzw. zu verschieben. Eine derartige Verfahrensweise läßt sich der USA-Patentschrift 38 28 329 entnehmen. In einer weiteren Patentschrift, nämlich USA 39 67 002, sind derartige Weiterleitungsstrukturen bei hoher Dichte aneinanderstoßender Weiterleitungselemente, wie z. B. Scheiben, gezeigt. Ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren zur Bereitstellung derartiger Weiterleitungsstrukturen läßt sich der deutschen Offenlegungsschrifi 26 52 032 entnehmen.

Bei den meisten Magnetzylinder-Einzelwanddomänen-Speicherorganisationen, und hier speziell bei einem Haupt-/Nebenschleifensystem, sind Domänenversetzungsweichen erforderlich, um Magnetzylinder-Einzelwanddomänen in gewünschter Weise von einem magnetischen Weiterleitungspfad auf einen anderen magnetischen Weiterleitungspfad zu versetzen. Werden aneinanderstoßende Weiterleitungselemente zur Erstellung von Hrupt- und Nebenschleifen verwendet, dann besteht eine derartige Versetzungsweiche in typischer Weise aus einem entsprechend breiten, elektrischen Leiter, der den Hauptschleifen-Weiterleitungsfad und die verschiedenen zugeordneten Nebenschleifen-Weiterleitungspfade überbrückt. Jedoch zeigt sich hierbei, daß breite elektrische Leiturvjszüge ebenso wie •ndere Arten von Domänenversetzungsweichen nicht Domänenversetzungs-Betriebsspielräume besitzen, die ίο groß sind wie die Betriebsspielräume, die zur Weiterleitung von Majpetzylinder-Einzelwanddomänen in einer Schieberegisteranordnung wirksam sind. Da aber de" Betriebsspielraum des gesamten Speicherjystems von den Einzelbetriebsspielräumen der hierin enthaltenen Magnetschaltwerke bzw. Magnetschaltglieder abhängt, steilt die Betriebseigenschaft einer Domänenversetzungsweiche bisher eine kritische Stelle im Gesamtsystem dar.

Die verhältnismäßig breiten, elektrischen Leiterzugs Versetzungsweichen führen einen derartigen Strom, daß ein ausreichendes Gradientenfeld zur Versetzung Von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen zwischen Haupt- und Nebenschleifen bereitgestellt werden kann. Dabei ist der Hauptschleifen*WeiterIeitungspfad hinreichend weit vein den Nebenschleifeti-Weiterleitungspfaden getrennt angeordnet, so daß sich eine unabhängige Domänenweiterleitung im jeweiligen Weiterleitungspfad durchführen läßt. Aus diesem Grunde ist ein solcher zur Versetzung von Einzelwanddomänen benutzter elektrischer Leitungszug im allgemeinen sehr viel breiter als es an sich für eine Hochauflösungs-Lithographie bei Herstellung derartiger Speichersysterne erforderlich wäre. Dies hat zur Folge, daß der Absolutwert des durch den Strom in den breiten Leitungszügen hervorgerufenen Magnetfeldes an den Kanten derartiger Leitungszüge oft sehr viel größer ist als das zum Transport bzw. zur Versetzung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen erforderliche

ίο Gradientenfeld. Dementsprechend ist der Stützmagnetfeldspielraum, den die Magnetzylinder-Einzelwanddomänen tolerieren können, aufgrund der an der jeweiligen Kante der Leitungszüge auftretenden ziemlich starken Magnetfelder bei Stromzuführung übermäßig eingeengt Diese Magnetfelder sind oft so stark, daß Magnetzylinder-Einzelwanddomänen zusammenfallen können, bevor sie überhaupt durch das durch den elektrischen Leitungszug bereitgestellte Gradientenfeld weitertransportiert werden können.

Unter diesen Voraussetzungen b^'.eht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Domänen^ersetzungsweiche bereitzustellen, die bei geringerem Stromverbrauch als bisher die wahlweise Versetzung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen, insbesondere sehr kleiner Abmessungen, von einem magnetischen Weiterleitungspfad auf einen anderen unter Ausnutzung naturgegebener Bedingungen der Einzelwand-Domänentechnologie in einem weiten Betriehsspielraum gestattet, ohne daß zur Herstellung von Ausführungsformen komplizierte Maskenausrichtungsverfahrensschritte erforderlich sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelost, wie es dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Die Domänenversetzungsweichen gemäß der Erfindung zeichnen sich also durch das Auftreten magnetisch belegter Scheidewände aus, die die Zwischenräume zwischen den vorgesehenen magnetischen Weitcrleitungspfaden zur Domänenversetzung überbrücken. In bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die magnetisehen Weiterleitungspfade aus aneinanderstoßenden We^;terleitungselementen, wie z. B. Scheiben oder dergleichen, aufgebaut, wenn es auch zur Durchführung der Erfindung nicht unbedingt erforderlich ist, daß derartige Weiterleitungselemente unbedingi aneinanderstoßen. Die magnetischen Weiterleitungselemente in jedem magnetischen Weiterleitungspfad besitzen eine spezielle Ausgestaltung und sind mit bezug auf betreffende Weiterleitungselemente anderer Weiterleitungspfade ausgerichtet, so daß jeweils eine magnetisch

in belegte Scheidewand den Zwischenraum zwischen ausgewählten Weittrleitungselementen in den beiden betreffenden, magnetischen Weiterleitungspfaden zu überbrücken vermag. So wie sich das Weiterleitungs-Drehmagnetfeld, das wie üblich in Richtung der magnetischen Speirherschicht orientiert ist tür Weiterleitung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen in die geeignete Winkellage dreht, wird eine derartige (iberbrückungs-Scheidewand zwischen den beiden genannten Weiter'.itungspfaden aufgebaut, so daß sich

bo eine dieser Scheidewand benachbart liegende Magnetzylinder-Einzelwanddomäne längs dieser Scheidewand in die Länge zieht. Zu diesem Zeitpunkt wird dann ein Magnetfeld zur Einwirkung gebracht, um die magnetisch belegte Scheidewand zusammenschrumpfen zu lassen, so daß die stäben angelagerte Magnetstreifen-Einzelwanddomäne je nach Richtung des angelegten Magnetfeldes mit Richtung zum einen oder anderen magnetischen Weiterleitungspfad hinschrumpft. In

zweckmäßiger Weise wird ein derartiges Magnetfeld durch entsprechende Erregung eines stromdurchflossenen Leiters, der die magnetische belegte Scheidewand überbrückt, bereitgestellt.

Es lassen sich verschiedene Gestaltforme.n für die magnetischen Weilerleitungselemente in jedem magnetischen Weiterleitungspfad ebenso wie für die elektrischen Leitungszüge zur Modifizierung der magnetisch belegten Überbrückungsscheidewände anwenden. Fernerhin kann der durch den elektrischen Leitungszug Übertragene Strom dazu dienen, um die magnetisch belegten Scheidewände, die jedem magnetischen Weiterleitungspfad zugeordnet sind, derart auszudehnen, daß diese Scheidewände, die vorher etwas voneinander getrennt sein können, nunmehr aneinan- (5 derstoßen, um so geschlossene Überbrückungsscheidewände zu bilden, die zwischen zwei magnetischen Weiterleitungspfaden vorzusehen beabsichtigt sind.

Mit Hilfe der Erfindung werden also die eingangs genannten Nachteile bisher üblicher Domänenversetzungsweichen überwunden, speziell für solche Versetzungsweichen, die zwischen Haupt- und Nebenschleifen in hochdichten Magnetzylinder-Einzelwanddomänensystemen Anwendung finden. Die Domänenversetzungsweiche wendet also keinen elektrischen Leitungszug oder magnetische Streifenelemente an, um den Hauptanteil der für die Domänenversetzungsoperation erforderlichen Versetzungskraft bereitzustellen. Statt dessen wird eine magnetisch belegte Scheidewand als Hauptantriebskraft verwendet, wobei der durch einen zugeordneten elektrischen Leitungszug hindurchgeführte Strom lediglich zur hierbei erforderlichen Abänderung der Stärke der magnetischen Belegung in der betreffenden Scheidewand dient.

Auf diese Weise läßt sich der Betriebsspielraum einer J5 Domänenversetzungsweiche erheblich verbessern, wobei noch der Vorteil reduzierter Amplituden für Erregerströme hinzukommt. Hervorzuheben ist dabei, daß die erfindungsgemäß verwendete Domänenversetzungsweiche sich in ihrer Betriebsweise ohne zusätzli- ίο ehe Maßnahmen allein auf physikalische Effekte bei der Magnetzylinder-Einzelwanddomänen-Technik abstützt. Zur Herstellung der ernndungsgemaüen Anordnung brauchen dank des relativ großen Betriebsspielraums außerdem nicht so strenge Anforderungen bei den « photolithographischen Verfahrensschritten eingehalten zu werden, wie es bisher der Fall ist

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen.

Die Erfindung wird anschließend anhand einer Ausführungsbeispielsbeschreibung mit Hilfe der unten aufgeführten Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 das Schema eines Magnetzylinder-Einzelwanddomänenspeichers, bestehend aus einem Haupt-/ Nebenschleifensystem an sich bekannter Ausführung,

Fig.2A u. 2B verschiedene Ansichten einer Ionenimplantierten Speicherschicht für Magnetzylinder-Einzelwanddomänen zur Erläuterung der Bildung einer magnetisch belegten Scheidewand,

F i g. 3 eine schematische Draufsicht auf ein Haupt-/ Nebenschleifen-Magnetzylinder-Einzelwanddomänenspeichersystern,

F i g. 4 ein Speichersystem gemäß der Erfindung mit den zum Betrieb erforderlichen elektrischen Leitungszügen, Strornquelien, schcniatisch angedeuteten Magnetfeldquellen sowie der Steuereinrichtung,

F i g. 5A bis 5C Ausschnitte des erfindungsgemäßen Speiehersystems zur Erläuterung der Betriebsweise einer Domänenversetzungsweiche,

Fig.6, 7 u. 8 verschiedene Ausführungsformen zur Gestaltung der Domärtenversetzungsweiehe in einem Speichersystem gemäß der Erfindung.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung dienen magnetisch belegte Wandungen zum Transport bzw. zur WeitefbewegUng Von Maghetzylinder^Einzelwanddomänen in Weiterleitungselementen, die aneinander anstoßend in einer magnetischen Speicherschicht angeordnet sind, Weiterhin dient zur Übertragung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen von einem magnetischen Weiterleitungspfad auf einen anderen jeweils eine magnetisch belegte Überbrückungsscheidewand. Daraus ergibt sich, daß das für die erfindungsgemäße Anwendung erforderliche magnetische Material die Ausbildung derartiger Überbrückungsscheidewände gestatten muß, wobei die jeweilige Magnetflußanpassung zwischen magnetisch belegter Scheidewand und Magnetzylinder-Einzelwanddomäne eine betriebssichere Domänenweiterleitung erlaubt.

F i g. 1 zeigt ein Speichersystem, bei dem das Einzelwanddomänen-Material in der Lage ist, stabile Magnetzylinder-Einzelwanddomänen zu beherbergen, deren Auftreten oder Eigenschaften so codiert sein können, daß jede gewünschte Information dargestellt werden kann. Diese Einzelwanddomänen werden in einem E^;ngabe-/Ausgabekreis 12 erzeugt und auf die Hauptschieife 14 über eine Versetzungsweiche 16 übertragen. Befinden sich die Einzelwanddomänen einmal in der Hauptschieife 14, dann zirkulieren sie kontinuierlich in dieser Schleife, so wie sich das Weiterleitungsmagnetfeld Hm seiner Winkellage in der Ebene des Speichermediums 10 dreht Die hierin umlaufende Information läßt sich in die Nebenschleifen 18 mit Hilfe der Domänenversetzungsweichen TGl, TG 2, TG 3 und TC 4 übertragen. Diese Domänenversetzungsweichen überbrücken gewissermaßen die verschiedenen Nebenschleifen ML 1, ML 2, ML 3 und ML 4 zur Hauptschleife 14 und dienen zur Informationsübertragung zwischen Haupt- und Nebenschleifen in beiden Richtungen.

Diese Art einer Speicherorganisaiiun i»i au sich bekannt. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf verbesserte Domänenversetzungsweichen, die sich bei einer derartigen Speicherorganisation in vorteilhafter Weise verwenden lassen.

Zur Erläuterung des Erfindungsprinzips werden F i g. 2A und 2B zur Hilfe genommen.

F i g. 2A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Speicherschichtausschnitts, bei dem das Magne^linder-Einzelwanddomänenmaterial 10 im Oberflächenbereich 20, der die Ionenimplantationsmaske 22 umgibt, durch Ionenimplantation behandelt ist Der Querschnitt ist dabei mitten durch die Ionenmaske 22 gelegt Die Ionenimplantationsmaske 22 besteht aus einem Material, das in wirksamer Weise das Ionenbombardement des Einzelwanddomänenmaterials 10 zu verhindern vermag. Sie könnte z.B. aus Gold bestehen. Die Richtung der Magnetisierung Mb des Einzelwanddomänenmaterials steht normal auf der Speicherschichtebene, wohingegen die Richtung der Magnetisierung Mc des Ionen-implantierten Bereichs parallel zur Ebene der Speicherschicht 10 verläuft Zum Zwecke der Veranschaulichung ist eine Magnetzylinder-Einzelwanddomäne B in der Speicherschicht C rechts neber, der lonenimplantationsmaske 22 angedeutet Für den vorliegenden Fall sei angenommen, daß die Winkellage

des Drehmagnetfeldes H derart ist, daß Magnetzylinder-Einzelwänddomänen nach rechts bewegt werden, d. h., die Richtung des Drehmagnetfeldes weist ebenfalls nach rechts.

[' i ·:. 215 /Oifjl die obcit geschilderten Verhältnisse in der Draufsicht, wobei zusätzlich die Aufteilung der Magnetisierung /Wcrund um den nicht lönen-implantierten BfF"jich des Domänen-Materials unterhalb der ionenimpfantationsmaske 22 angedeutet ist, Diese Magnetisierungsaufteilung läßt sich mit einer langsam men Flüssigkeitsströmung Um ein runden Hindernis vergleichen. Es ergibt sich demnach eine Aufteilungsscheidewand 24 stromaufwärts und eine Zusammenführungsscheidewand 26 stromabwärts. Daraus ergibt sich, daß die Magnetisierungsvektoren 28 zur Bildung der Aufteilungsscheidewand voneinander weggerichtet sind, wohingegen die Magnetisierungsvektoren 30 zur Bildung der Zusammenführungsscheidewand 26 aufein-

gewählten Festlegung soll eine Zusammenführungsscheidewand mit einem + Vorzeichen versehen sein.

Bei Magnetzylinder-Einzelwanddomänen, deren Magnetisierungsrichtung in der Darstellung von oben nach unten verläuft, wirkt eine + belegte Scheidewand 26 anziehend. Eine derartige Zusammenführungsscheidewand ist einem Magnetfluß zugeordnet, der parallel zur Magnetisierungsrichtung der Magnetzylinder-Einzelwanddomäne verlaufend, jedoch abwärts gerichtet ist.

Aus diesem Grunde ergibt sich eine anziehende Wirkung auf Einzelwanddomänen, so daß sie an der betreff.nden Scheidewand haften bleiben. Demgemäß würden, wenn die Magnetisierungsrichtung der Einzelwanddomänen nach oben gerichtet wäre. Magnetzylinder-Einzelwanddomänen auf die Aufteilungsscheidewand 24 hin gezogen, um dann dort haften zu bleiben.

Magnetisch belegte Scheidewände dieser Art finden Anwendung zur Weiterbewegung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen rund um Weiterieitungselemente, und zwar im Ansprechen auf die jeweilige Winkellage eines Weiterleitungs-Drehmagnetfeldes H. das parallel zur Ebene der Speicherschicht für Einzelwanddomänen ausgerichtet ist. Bei dieser Art von Einzelwanddomänemveiterleitung vv.indcrt die ic«eilige Wandbclcgung rund um das betreffende Weiterleitungselement. wobei die Einzelwanddomäne sich selbst an diese Wandbelegung anlegt und mit ihr weiterwandert. Diese Art von Einzelwanddomänenweiterleitung ist im einzelnen bereits in der deutschen Offenlegungsschrift 26 55 572 beschrieben.

Zur wirksamen Weiterleitung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen unter Ausnutzung von Wandbelegungen wird eine beträchtliche Flußanpassung zwischen dem Magnetfluß Φβ einer Magnetzylinder-Einzelwanddomäne und dem Magnetfluß Φον der jeweiligen Wandbelegung angestrebt Obgleich es wünschenswert wäre, daß sich ein Verhältnis Φβ/Φον = 1 für maximale Magnetflußanpassung einstellt, kann dieses Verhältnis jedoch in der Praxis zwischen etwa 1 bis 10 variieren, ohne daß für die Anwendung nennenswerte Beeinträchtigungen zu verzeichnen wären.

Der Magnetfluß Φ β der Magnetzylinder-Einzelwanddomänen hängt vom Einzelwanddomänendurchmesser d und der Magnetisierung Mb der Magnetzylinder-Einzelwanddomäne ab. Der Magnetfluß Φ erhängt von der Magnetisierung Mein der Ionen-implantierten Treiberschicht und der Dicke hc dieser lonen-impiantienen Schicht ab. Durch entsprechende Wahl dieser Parameter, also der Magnetisierung Afcdes Ionen-implantierten Materials und der Tiefe hc des fmplantationsbereichs läßt sich demnach der Magnetfluß Φcw in gewünschter Weise zur Einwirkung bringen. Diese Größen Werden dabei so eingestellt, daß der mit der Wandbelegung Verbundene Magnetfluß ausreicht, Mügnei2yliiiider*Einzelwanddomänen in Abhängigkeit von der jeweiligen Winkellage eines sich in Schichtebene drehenden Weiterleitungs-Dehmagnetfelds H zu transportieren. Speziell werden für kleine Magnet/ylindcr-EinzelwancI·

to drimäncn die Eigenschaften des lonen-implaniiertcn UiMcicli«; der Speichersehielil tlerarl eingestellt. «l:iR sich ein pcnügendcr Magnetfluß '/', w ftir die M.ignet flull.inpassung ergibt Wie in der obenerwähnten dem sehen Offenlegungsschrift 25 55 572 bereits angegeben, wird zweckmäßigerweise eine gesonderte Treiberschicht verwendet, die sich dann leicht Ionen-implantieren läßt, um Magnetzylinder-Einzelwanddomänen in einer hiervon getrennten Speichermagnetschicht

Treiberschicht aus einer gleichförmigen Schicht weichmagnetischen Materials bestehen kann, wie z. B. NiFe, wobei Öffnungen hierin vorgesehen sind, um die Weiterieitungselemente zu definieren, wobei letzteres für eine Einzelwanddomänenweiterleitung nicht so sehr geeignet ist. In diesem Falle ließe sich die angestrebte Wandbelegung in einer NiFe-Auflage in gleicher Weise ausbilden, wie die Ionen-implantierten Bereiche 20 im Erläuterungsbeispiel nach F i g. 2A.

In dieser Weise beruht die Magnetzylinder-Einzel-

JO wanddomänenweiterleitung in Ionen-implantierten Strukturen auf der Fortbewegung von magnetischen Wandbelegungen im Ansprechen auf die jeweilige Winkellage eines sich in Schichtebene drehenden Weiterleitungsmagnetfeldes H. Für Magnetzylinder-Einzelwanddomänen mit einer Magnetisierung, wie sie in Fig. 2A gezeigt ist, wirken also Zusammenführungs-Scheidewände anziehend. Diese Magnetzylinder-Einzelwanddomänen folgen demnach den Wandbelegungen sowie sie sich an der Peripherie der Ionen-implantierten Bereiche entlang bewegen. Für Ionen-implantierte Strukturen, gebildet aus aneinanderstoßenden Scheiben, wandern demgemäß die Wandbelegungen von den Breitstellen des Weiterleitungsmusters zu dessen Engstellen und verschwinden, um dann an der gegenüberliegenden Seite der Weiterleitungsstruktur nach einer Drehung von 180° wieder aufzutreten. Eine Drehung des Weiterleitungsmagnetfeldes H um 360° schließt so einen Weiterleitungsschritt ab, obgleich die Magnetzylinder-Einzehvanddomänen den meisten Anteil der hierfür erforderlichen Zeit an der Engstelle verbringen. Dies ist die Erklärung dafür, weshalb eine Magnetzylinder-Einzelwanddomäne von einer derartigen Engstelle nach Ankunft nicht unmittelbar wieder abgestoßen wird.

Die Weiterleitung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen in einer magnetischen Speicherschicht mit Hilfe Ionen-implantierter Strukturen, deren Magnetisierungsrichtung parallel zur Schichtoberfläche verläuft, bedingt, daß das sich in Schichtebene drehende magnetische Weiterleitungsfeld H stark genug ist um die Magnetisierungsrichtung der Ionen-implantierten Schicht beeinflussen zu können. Um die Magnetisierungsrichtung in dieser Ionen-implantierten Schicht in eine andere Winkellage zu bringen, muß die Feldstärke des Weiterleitungsmagnetfeldes //derart groß sein, daß das wirksame kubische Anisotropiefeld in diesen Ionen-implantierten Bereichen überwunden wird. In den Fi g. 3 und 4 sind Weiterleitungsstrukturen in Ionen-im-

plantierten Bereichen zur Bewegung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen ansprechend auf die jeweilige Winkellage eines sich in Schichtebene drehenden Weiterleitungsmagnetfeldes // gezeigt. Entsprechend den Bezugszeichen in den vorherigen Figuren bestehen die Oberflächenbereiche 20 in der Einzelwanddomänenschicht 10 aus durch Ionenimplantation beeinflußtem Material, wie e« durch die Schraffur angedeutet ist. Die Hauptschleife 14 erstreckt sich in vertikaler Richtung, wohingegen die verschiedenen Nebenschleifen 18, von denen hier nur drei gezeigt sind, sich in horizontaler Richtung ausdehnen. Sowie sich das Weiterleilungsmagnetfeld f/dreht, bewegen sich Magnetzylinder-Einzelwanddomänen ß längs der Ränder der lonen-implan tierten Bereiche, wie oben ausgeführt. In der hier gezeigten Draufsicht ist die Maskierungsschicht 22 gezeigt, wobei es sich versteht, daß die Oberflächenbereiche des sich unmittelbar darunter befindenden Speicherschichtmediums 10 unter der Wirkung der Maske 22 nicht Ionen-implantiert sind.

In F i g. 3 bestehen die Hauptschleife 14 und die Nebenschleife 18 jeweils aus einanderstoßenden Weiterleitungselementen, die quadratisch mit abgerundeten Ecken ausgebildet sind und mit ihren aneinandergereihten Diagonalen eine ununterbrochene Gerade bilden. Es versteht sich jedoch, daß die Weilerleitungs-(Elemente nicht unbedingt einander berühren müssen und auch nicht unbedingt die hier gezeigte Form aufzuweisen haben. Wei aus oben angegebenen Stellen bekannt, könnten die Weiterleitungselemente ohne weiteres auch aus Kreisscheiben bestehen.

Zwischen Hauptschleife 14 und jeweiliger Nebenschleife 18 ist ein Entkopplungselement 32 angeordnet. Wie weiter unten noch ausgeführt, stellt die derartiges Entkoppiungselement 32 eine Zwischenstation für die Domänenweiterbewegung dar, um auf diese Weise die Hauptschleife 14 von den verschiedenen Nebenschleiten 18 zu entkoppeln. In gleicher Weise dient ein Entkopplungselement 34 zwischen Hauptschleife 14 und Ein-/Ausgabekreisen 12 zur Verhinderung gegenseitiger Beeinflussung.

In Fi g. 3 ist die Richtung der Magnetisierung Mc in

tlCll lOllCII-lllipiailtlCI ICH UCICtUlICIl £Λ1 UUlUIt UIC Γ ICIIC A/rangedeutet. Die magnetisch belegten Scheidewände sind durch die stark ausgezogenen Linien CW dargestellt. Die magnetisch belegten Scheidewände und die Magnetisierung Mc sind für eine Winkellage des Weiterleitungsmagnet-Drehfeldes H. wie auf der linken Seite unten unter 4 gezeigt, angenommen. Aus der Zeichnung geht fernerhin hervor, daß die magnetisch belegten Scheidewände CW sowohl den Zwischenraum zwischen der Hauptschleife 14 und dem jeweiligen Entkopplungselement 32 sowie den Zwischenraum zwischen Entkopplungselement 32 und der jeweiligen "Nebenschleife 18 überbrücken. Diese Überbrückungs-Scheidewände werden für die Domänenversetzung zwischen Hauptschleife 14 und jeweiliger Nebenschleife 18, bzw. umgekehrt, ausgenutzt

In Fig.4 sind gegenüber oben, zusätzlich die elektrischen Maßnahmen dargestellt, die zur Versetzung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen zwischen Hauptschleife 14 und jeweiliger Nebenschleife 18 und zurück, dienen, wobei außerdem noch entsprechende Maßnahmen zur Übertragung von Einzelwanddomänen zwischen Ein-/Ausgabekreisen 12 und Hauptschlei-

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Übersichtlichkeit fehlt hier die Schraffur zur Andeutung der fonen-implantierten Bereiche 20 wie in F i g. 3.

Die Versetzungselemente zur Versetzung von Magneizylindef-Eir^elwanddomänen zwischen Hauptschleife 14 und jeweiliger Nebenschleife 18 bestehen aus den Leitungszügen Cl und Cl mit ihren angeschlosse-ί nen Stromquellen 36 und 38. Die elektrische Leitung C1 liegt dabei zwischen Hauptschleife 14 und jedem der Entkopplungsglieder 32, wohingegen der elektrische Leitungszug C2 zwischen den Enlkopplungsgliedern 32 und den jeweils zugeordneten Nebenschleifen 18 liegt.

in Das VerselZuhgselemenl 34 zwischen Hauplschleife 14 und den Ein-/Ausgabekreisen 12 liegt zwischen dem elektrischen Leitungszug C\ und dem Entkopplungsglied 14. Der elektrische Leitungszug Cj ist an die Stromquelle 40 angeschlossen. Die Stromquellen 36, 38

Ij und 40 liefern die Ströme />. h bzw. Λ auf die jeweils angeschlossenen Leitungszüge, und zwar wie erforderlich, entweder in der einen oder anderen Polarität. Eine Treiber-Magnetfeldquelle 42 stellt das sich in Schicht ebene drehende Weiterleitungs-Drehmagnetfeld H

2ö bereit, wohingegen das Stützmagnetfeid Hi, aus der Magnetfeldquelle 44 geliefert wird, um die in der Speicherschicht enthaltenen Magnetzylinder-Einzelwanddomänen Bin ihren Abmessungen zu stabilisieren. Eine Steuerschaltung 46 überträgt Steuefsignale auf die Stromquellen 36, 38 und 40 und auf die Magnetfeldquellen 42 und 44. Die Steuerschaltung 46 liefert außerdem Synchronisationsimpulse auf die Ein-/Ausgabeeinheiten 12. Die Funktion der Steuerschaltung 46 besteht darin, den Betrieb der verschiede-

JO nen Stromquellen, der Ein-/Ausgabeeinheiten und der Magnetfeldquellen zu synchronisieren. Weiterhin werden hiervon Taktgeberimpulse für die verschiedenen, mit dem Speichersystem verbundenen Baueinheiten geliefert, so daß die Funktionen des Schreibens, Lesen, Weiterleitens, Versetzens und Vernichtens von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen zu den jeweils vorgegebenen Zeiten exakt durchgeführt werden können.

Mit Hilfe der Zeichnungen in den F i g. 5A bis 5C, in denen lediglich jeweils ein Ausschnitt der in Fig.4 gezeigten Speicheranordnung gezeigt ist, sind die momentan auftretenden Zustände bei einer Domänenversetzung angedeutet, um den Vorgang bei einer » * ..... i.i. r" iYia*£lici£jrl!lluci -l^ll

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einer Hauptschleife 14 auf irgend eine der Nebenschleifen 18 im einzelnen zu erläutern. In F i g. 5A ist eine sich in der Hauptschleife 14 aufhaltende Magnetzylinder-Einzelwanddomäne B angedeutet, die auf die gezeigte Nebenschleife 18 versetzt werden soll. In Fig. 5B ist das Weiterleitungs-Drehmagnetfeld H

so in einer Winkellage dargestellt, bei der die Feldrichtung nach links weist Die im linken Teil dargestellten Pfeile Mc. die sich im Ionen-implantierten Bereich 20 der magnetischen Speicherschicht 10 befinden, deuten die Wirkung eines derart gerichteten Weiterleitungs-Magnetdrehfeldes an. Die dick ausgezogenen, gestrichelten Linien deuten die magnetisch belegten Scheidewände CW an. Ist das Weiterleitungs-Drehmagnetfeld H, wie hier gezeigt nach links gerichtet dann überbrückt eine magnetisch belegte Scheidewand CW im wesentlichen den Zwischenraum zwischen Hauptschleife 14 und dem Entkopplungselement 32. Dies hat zur Folge, daß die hiervon betroffene Magnetzylinder-Einzelwanddomäne sich streifenförmig längs der Scheidewand in die Länge zieht so daß sich eine Streifendomäne S, wie durch die dünn gestrichelt gezeichnete Linie angedeutet ergibt \J %^r\ mm Al τι ^ττ"Λ

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chen über den elektrischen Leitungszug Ci, wie in F i g. 5C angedeutet übertragen, dann strebt das durch

diesen- Strom herbeigeführte Magnetfeld danach, die Streifendomäne von der linken Srite des elektrischen Leitungszi'ges G, wie durch die negativen Vorzeichen angedeutet, abzustoßen und auf der rechten Seite, wie durch die positiven Vorzeichen angedeutet, anzuziehen. Auf diese Weise modifiziert das durch den Strom /₍ hervorgerufene Magnetfeld die Stärke der magnetischen Belegung der Überbrückungsscheidewand, so daß diese Scheidewand von der Hauptschleife 14 wegschrumpft, um dann stückweise am Entkopplungselement 32 erhalten zu bleiben. Die Streifendomäne S schrumpft hiermit ebenso zusammen, so daß damit die Versetzung der Magnet-Einzelwanddomäne von der Hauptschleife 14 zum Entkopplungselement 32 abgeschlossen ist. Das Weiterleitungsdrehmagnetfeid H war beim Einsatz dieses Vorgangs nach links gerichtet, kann jedoch in anderer Richtung fortsetzen. Das bedeutet, daß ein Stromimpuls /, zwischen der Winkellage 4 und der Winkellage 2 (Fig.4) des Weiterleitungsdrehmagnetfeldes H zugelegt werden kann. Bei der erfindungsgemäß vervsndeten Domänenversetzungsweiche ist somit das Fenster für eine wirksame Versetzung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen in der Rotation der Winkellage des Weiterleitungs-Drehmagnetfeldes H größer als das bei bisher üblichen Versetzungsweichen. Dies bedeutet aber, daß die Zeitgabe zur Zuführung von Versetzungsstromimpulse mit bezug auf spezielle Winkellagen des Weiterleitungs-Drehmagnetfeldes H nicht so kritisch ist wie bisher. Ganz allgemein laßt sich sagen, daß 60 bis 90° der Gesamtdrehung des Weitedeitungs-Drehmagnetfeldes H zur Anlegung eines Versetzungsstromimpulses ausgenutzt werden können. Es versteht sich dabei, daß dieser Vorteil um so bedeutsamer wird, je höher die Winkelgeschwindigkeit und damit die Frequenz der Feldstärke Wist.

Das Weiterleitungs-Drehmagnetfeld H setzt seine Drehung fort, so daß sich die Magnetzylinder-Einzelwanddomäne auf den spitzen Bereich des Entkopplungsgliedes 32 zu bewegt Ist dieser dann erreicht, dann beginnt der Einsatz des gleichen Versetzungszykiuses mit dem Hervorrufen einer Überbrückungsscheidewand zwischen diesem Entkopplungselement 32 und der zugcurüncien Nebeiischieiie iö. Wenn sich, wie zuvor, die Streifendomäne längs der magnetisch belegten Scheidewand ausbildet, wird ein Stromimpuls /₂ geeigneten Vorzeichens über den elektrischen Leitungszug Ci übertragen, so daß wiederum die magnetisch belegte Scheidewand und die Streifendomäne vom Entkopplungselement 32 wegschrumpfen, und zwar in Richtung auf die Nebenschleife 18. Der Vorgang ist hierbei identisch mit dem oben beschriebenen Vorgang zwischen Hauptschleife und Entkopplungselement 32, so daß hierauf nicht weiter eingegangen zu werden braucht.

Es wird hervorgehoben, daß das Entkopplungselement 32 als Zwischenstation gewissermaßen zwischen Hauptschleife 14 und jeweils zugeordneter Nebenschleife 18 dient Hierdurch wird sichergestellt daß die durch die Hauptschleife und die Nebenschleifen jeweils definierten Weiterleittmgspfade sich gegenseitig nicht ki schädlicher Weise beeinflussen können. Fernerhin läßt sich durch die Anwendung zweier elektrischer Leitungszüge Q und Ci eine unabhängige Steuerung der Bewegung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen in der Hauptschleife 14 und den Nebenschleifen 18 engestört durchführen. Wie weiter unten noch ersicht-Ich, lassen sich alternative Möglichkeiten zur Ausführung von Domänenversetzungselementen bereitstellen.

bei denen ein jeweiliges Entkopplungsglied 32 entfallen kann.

Bei Betrieb des Versetzungsgliedes gemäß Fig.4 bildet sich eine magnetisch belegte Überbrückungs-■ > scheidewand zwischen Hauptschleife und Entkopplungselement, um dann einen Stromimpuls geeigneter Polarität anzulegen, so daü die Scheidewand in gewünschter Richtung zusammenschrumpft. Jedoch ist auch eine alternative Betriebsweise möglich, bei der ein ίο Stromimpuls geeigneter Polarität auf den elektrischen Leitungszug Ci vor Bilden der Überbrückungsscheidewand zugeführt wird. Unter dieser Bedingung baut der .SiiiiMiimpiik cm Ma^niMMd .ml das die Ausbildung einer Überbrückungsscheidewand verhindert, so daß Ii eine entweder auf die Hauptschleife 14 oder auf dem herzförmigen Entkopplungselement 32 gelegene Magnetzylinder-Einzelwanddomäne sich nicht zu einer streifenförmigen Einzelwanddomäne ausdehnen kann. Im Versetzungsglied, gemäß Fig.4, beträgt der Zwischenraum zwischen Hauptschleife 14 und Entkopplungsglied 32 sowie der Zwischenraum zwischen Entkopplungsglied 32 und jeweiliger Nebenschleife 18 etwa das 4fache des Durchmessers einer Magnetzylinder-Einzelwanddomäne. In jedem Falle sollte jedocn der Abstand derart gewählt sein, daß sich eine Überbrückungsscheidewand zwischen Hauptschleife 14 und Entkopplungsglied 32 und zwischen Entkopplungsglied 32 und Nebenschleife 18 bei gegebener Feldstärke des sich in Schichtebene drehenden Weiterleitungs-Drehmagnetfeldes H ausbilden kann. Die elektrischen Leitungszüge Cl und C2 besitzen eine Breite, die angenähert dem 4-'/2fachen des Magnetzylinder-Einzelwanddurchmessers entspricht. Hiermit ist gewährleistet, daß diese Leitungszüge die Weiterleitungselemente in den verschiedenen Speicherschleifen leicht überlappen, so daß jedenfalls beide Enden der sich ausbildenden Überbrückungsscheidewände erfaßt werden. Im allgemeinen bieten die aneinanderstoßenden Weiterleitungselemente zur Bildung von Haupt- und Nebenschleifen derartige Abmessungen, oaß die sich entlang ihrer Ränder weiterbewegenden Magnetzylinder-Einzelwanddomänen einen Abstand von etwa vier Domänenüurchmcsüern aufweisen. Dies bedeutet, uaB jede Seitenkante der quadratisch mit abgerundeter. Ecken geformten Weiterleitungselemente angenähert vier Domänendurchmesser in ihrer Länge beträgt.

Das Entkopplungsglied 32 hat im wesentlichen herzförmige Gestalt und ist dabei so ausgelegt, daß gleichzeitig zwei Magnetzylinder-Einzelwanddomäneri hiervon gehalten werden können. So können z. B. Magnetzylinder-Einzelwanddomänen an der Spitze und an der gegenüberliegenden Einbuchtung des herzförmigen Entkopplungsgliedes 32 gleichzeitig gelegen sein. Infolgedessen beträgt auch der Abstand zwischen Spitze und Einbuchtung eines solchen herzförmigen Entkopplungsgliedes 32 etwa vier Domänendurchmesser. Das Versetzungsglied zwischen Hauptschleife 14 und Entkopplungsglied 34 wirkt in gleicher Weise und wird deshalb hier nicht weiter beschrieben.

Alternative Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren 6, 7 und 8 gebracht wobei auch hier wiederum jeweils nur ein Ausschnitt eines Speichersystems gezeigt ist Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen sind die Bereiche rund um die Weiterleitungs- elemente durch Ionenimplantation behandelt, und zwar ebenso wie der Bereich im Zwischenraum zwischen den verschiedenen Weiterleitungselementen. Gleiche Bezugszeichen werden verwendet, um Elemente, die

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gleiche Funktionen haben, wie oben beschrieben, anzugeben.

In der Anordnung nach Fig.6 findet ebenfalls ein herzförmiges Entkopplungsglied 32 in vorgegebenem Abstand von einer Weiterleitungsstruktur Anwendung, welche eine der Nebenschleifen 18 darstellen kann. Auch hier wiederum sind, wie gesagt, die Bereiche 20 der Oberfläche des Speicherschichtmediums 10 oder eine besondere Treiberschicht Ionen-implantiert Ein elektrischer Leitungszug C überbrückt den Zwischenraum zwischen Entkopplungsglied32 und Nebenschleife 18. Der elektrische Leitungszug Cdient zur Abänderung der magnetisch belegten Oberbrückungsscheidewand, die sich zwischen der Einbuchtung 45 des Entkopplungsgliedes 32 und der Spitze 47 der Nebenschleife 18 ausbildet Diese magnetisch belegte Oberbrückungsscheidewand entsteht, wenn das Weiterleitungs-Drehmagnetfeld //nach links ausgerichtet ist. wie es bereits im Zusammenhang mit den F i g. 5A bis 5B beschrieben is L

Das Versetzungselement gemäß Fig. 6 ist in seinen Abmessungen dem Domänenversetzungselemen' der Fig4 gleich, mit der Ausnahme lediglich, daß der elektrische Leitungszug C statt in Zick-zack-Führung in gestreckter Führung ausgelegt ist Das bedeutet, daß der Abstand zwischen Einbuchtung 45 und Spitze 47 angenähert 4 Domänendurchmesser beträgt. Der elektrische Leitungszug C besitzt eine Breite von angenähert 4 '/2 Domänendurchmessern. Bei Betrieb verbindet eine sich ausbildende Überbrückungsscheidewand die Einbuchtung 45 mit der Spitze 47 der Nebenschleife 18, wenn das Weiterleitungs-Drehmagnetfeld //nach links gerichtet ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein geeigneter Stromimpuls auf den elektrischen Leitungszug C übertragen, so daß sowohl die magnetisch belegte Scheidewand als auch die jeweils sich hierzu längs ausbildende Streifendomäne η gewünschter Richtung zusammenschrumpfen. Dies kann je nach Steuerung entweder in Richtung auf die Nebenschleife 18 oder in Richtung auf das Entkopplungsglied 32 hin erfolgen, je nachdem, ob die Versetzung der betreffenden Magnetzylinder-Einzelwanddomäne vom Entkopplungsglied 32 zur Nebenschleife 18 oder umgekehrt erfolgen soll.

Das Domänenversetzungselement der F i g. 7 kann zur Versetzung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen zwischen Hauptschleife 14 und Nebenschleifen 18 dienen, von denen nur eine in dieser Darstellung gezeigt im Π.Ι«. Vcrsct/ungselement der F ι g. 7 ist gleich dem oben (Tc/cigten. mn der Ausnahme lediglich, daß ein groHi-ri-r Zwischenraum /wischen Haupischleife 14 urul NcKnsihleife 18 vorliegt. In diesem f alle betragt der Zwischenraum angenähert 7 Domänendurchmesser, wohingegen der elektrische Leitungszug C angenähert eine Breite von 12 Domänendurchmessern besitzt. Die Abmessungen der Hauptschleifen-Weiterleitungselemente und der Nebenschleifen-Weiterleitungselemente sind so gewählt, wie es der Struktur nach Fig.4 entspricht.

Obgleich das Versetzungselement der Fig.7 eine Domänenversetzung zwischen der Eibbuchtiing 48 der Hauptschleife 14 und der Spitze der Neberischleife 18 Vornimmt, ist eine derartige Domänenversetzung für kleine Magnetzylinder-Einzelwanddomänen nicht so wirksam wie die hier beschriebenen anderen. Wenn auch die Domänenversetzung von der Spitze 50 zur Einbuchtung 48 leicht herbeizuführen ist, so ist doch ein größerer Strom für die Domänenversetzung von der Einbuchtung 48 zur Spitze 50 der Nebenschleife erforderlich. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß es im allgemeinen schwieriger ist, eine Magnetzylinder-Einzelwanddomäne aus einer Einbuchtung hervorzuho- !en, als von einem spitz ausgeführten Element, so daß dies zusammen mit einer verhältnismäßig großen Trennung zwischen Hauptschleife 14 und Nebenschleife 18 die Erfordernis eines größeren Stromflusses im elektrischen Leitungszug C bedingt, um Magnetzylinder-Einzelwanddomänen von der Hauptschleife 14 auf die Nebenschleife 18 übertragen zu können. Jedoch erhöht die Erfordernis eines größeren Stromes die Möglichkeit für einen Magnetzylinder-Einzelwanddomänen-Zusammenbruch beim Erreichen des Endes der magnetisch belegten Scheidewand nahe der Nebenschleife 14, bevor diese Scheidewand auf die Nebenschleife 18 hin geschrumpft ist.

Im Versetzungsglied nach F i g. 7 kann es wünschenswert und erforderlich sein, eine größere Ionenimplantationstiefe und/oder eine stärkere Magnetisierung des Ionen-implantierten Materials vorzusehen, um die magnetisch belegte Scheidewand zu verlängern, die den Abstand zwischen Hauptschleife 14 und Nebenschleife 18 überbrückt. Falls erforderlich, läßt sich eine zusätzliche Treiberschicht, die der magnetischen Speicherschicht mit den hierin enthaltenen Magnetzylinder-Einzelwanddomänen überlagert ist. für eine Ionenimplantation, entsprechend den Prinzipien, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift 25 55 572 beschrieben sind, auslegen.

Die Wirkungsweise der in Fig. 7 gezeigten Versetzungsweiche ist gleich der oben beschriebenen. So wird eine Oberbrückungsscheidewand zwischen Einbuchtung 48 und Spitze 50 gebildet, wenn die Winkellage des Weiterleitungs-Drehmagnetfeldes //eine entsprechende Richtung, nämlich Phase 2 oder Phase 4 aufweist. Weist z. B. diese Richtung (Phase 4) nach links, dann längt sich eine in der Einbuchtung 48 aufhaltende Magnetzylinder-Einzelwanddomäne längs der magneto tisch belegten Scheidewand zu einer streifenförmigen Domäne aus. Fließt zu diesem Zeitpunkt ein Strom durch den elektrischen Leitungszug C nach oben, dann schrumpfen sowohl die Scheidewand als auch die angelagerte Streifendcimäne in Richtung auf die Nebenschleife 18 zusanmei, so daß eine Versetzung einer Magnetzylinder· Fümelwancldomäne von der Hauptschleife 14 zur N^benschleife 18. so wie sich das Weiterleitungs-Drehma?netfeld H von Phase 4 nach Phase 2 dreht, vollzogen is.t. Für eine Versetzung in umgekehrter Richtung .lieht sich eine Magneuyhnder-Einzelwanddomäne an der Spitze 50 längs der Überbrückungsscheidewand streifenförmig in die Länge, wenn die Winkellage des Weiterleitungs-Drehmagnetfeldes Hder Phase 4 entspricht. Ein in entgegengesetzter Richtung, also nach unten im elektrischen Leitungszug C, fließender Strom hat dann zur Folge, daß sowohl die magnetisch belegte Scheidewand als auch die hiermit verbundene Streifendomäne in Richtung auf die Einbuchtung 48 zusammenschrumpfen, so daß hierdurch die Versetzung einer Magnetzylinder-Einzelwanddomäne von der Nebenschleife 18 zur Haupt* schleife 14 vollzogen ist.

Die Domänenversetzungsweiche nach F i g. 8 bedient sich zweier elektrischer Leitungszüge Cl und C 2, wobei der elektrische Leitungszug Cl der Hauptschleife 14 und der elektrische Leitungszug C2 der Nebenschleife 18 zugeordnet sind. Dieser Typ einer Versetzungsweiche stellt eine Impulsversetzungsweiche

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dar, die erfolgreich ohne Erfordernis einer Zwischenstation, wie z. B. Entkopplungsglied 32 in der Anordnung nach F i g. 4, arbeiten kann. Bei dieser Weichenart beträgt der Abstand zwischen Einbuchtung 52 der Hauptschleife 14 und Spitze 54 der Nebenschleife 18 angenähert 4 Domänendurchmesser, um in wirksamer Weise eine gegenseitige Beeinflussung der Weiterleitung in den Schleifen 14 und 18 zu verhindern. Die Breite der elektrischen Leitungszüge C\ und C2 beträgt außerdem etwa 4 bis 4 '/2 Domänendurchmesser.

Die Betriebsweise der Versetzungsweiche nach F i g. 8 ist geringfügig unterschiedlich von der Betriebsweise der oben beschriebenen Versetzungsweiche. Bei dieser Weichenart sind Tiefe der Ionenimplantation, Magnetisierung der Ionen-implantierten Bereiche usw. derart gewählt, daß eine magnetisch belegte Scheidewand nicht vollständig den Abstand zwischen Einbuchtung 52 und Spitze 54 überbrücken kann, wenn das Weiterleitungs-Drehmagnetfeld H nach links gerichtet ist. Statt dessen wachsen magnetisch beiegte Scheidewände jeweils von Einbuchtung 52 und Spitze 54 nach außen, jedoch so, daß sie sich nicht gänzlich im Mittelpunkt des Zwischenraums treffen, der die Hauptschleife von der Nebenschleife trennt. Ganz allgemein läßt sich sagen, daß die beiden magnetisch belegten Scheidewände nach ihrer Ausbildung um einen Abstand voneinander getrennt bleiben, der einem Domänendurchmesser entspricht, so daß hiermit sichergestillt ist, daß sich keine angelagerte Magnetzylinder-Einzelwanddomäne streifenförmig in die Länge ziehen kann. Stromimpulse geeigneter Polarität, die auf die Leitung«züge Cl und C2 übertragen werden, veranlassen, daß sich die magnetisch belegten Scheidewände dann, ausgehend von der Einbuchtung 52 und der Spitze 54, ausdehnen, so daß sich diese magnetisch belegten Scheidewände schließlich treffen und damit eine geschlossene Überbrückungsscheidewand bilden. Ist dies vollzogen, dann erst kann sich eine Magneteinzelwanddomäne in der Einbuchtung 52 oder an der Spitze 54 streifenförmig längs der Überbrückungsscheidewand ausdehnen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Polarität des Stromes auf einem der Leitungszüge umgekehrt, um die Streifendomäne in Richtung auf den jeweiligen anderen elektrischen Leitungszug zusammenschrumpfen zu lassen. Ist es so z. B. erforderlich, eine Magnetzylinder-Einzelwanddomäne von der Spitze 54 auf die Einbuchtung 52 zu versetzen, dann wird die Polarität des Stromes im elektrischen Leitungszug Cl umgekehrt. Hierdurch wird gewissermaßen ein Druck auf die rechte Seite der Streifendomäne ausgeübt, so daß sie nach links in Richtung auf die Einbuchtung 52 zusammenschrumpft. Wird in ähnlicher Weise anstatt der Polaritätsänderung des Stromes im elektrischen Leitungszug C2 der Strom im elektrischen Leitungszug Cl in seiner Polarität umgekehrt, dann schrumpft die Streifendomäne nach rechts in Richtung auf die Spitze 54 zusammen.

Da die Ströme in den Leitungszügen Cl und C2 jeweils in entgegengesetzten Richtungen zum Aufbau einer magnetisch belegten Überbrückungsscheidewand fließen, heben sich die durch diese StfomflÜsse hervorgerufenen Magnetfeldkomponenten in Richtung der Schichtebene gegenseitig auf, und zwar im in Betracht kommenden Bereich zWisdhen Hauptschleife 14 und Nebenschieife 18. Aus diesem Grund entsteht keine schädliche Wirkung auf die Weiterleitung bei Drehung des in Schichtebene ausgerichteten Weiterieitungs-Drehmagnetfeldes H. Hierdurch wird aber sichergestellt, daß die Betriebsspielräume zur Weiterleitung längs der Hauptschleife 14 beibehalten bleiben.
Bei allen oben beschriebenen Domänen-Versetzungsweichen ist hervorzuheben, daß lediglich örtlich lokalisierte Magnetfelder Verwendung finden, um die Versetzung durchzuführen, wobei die Feldstärken, die hierzu in Frage kommen, ganz gering sind. Infolgedessen wird die Gefahr des Domänenzusammenbruches

ίο stark herabgesetzt und die Wirkung auf die Weiterleitungs-Betriebsspielräume und Stützfeldstärken-Betriebsspielräume in anderen Bereichen des magnetischen Chips ist dementsprechend auch minimaL Da bei Anwendung der Erfindung die Stützfeldstärke Hb nur

ι ■> geringfügig beeinflußt wird und das auch nur im Bereich eines Versetzungsabstandes, werden die Weitcrleitungs-Betriebsspielräume und die Stützfeld-BeKiebsspielräume in übrigen Bereichen des magnetischen Chips nicht beeinflußt

Bei Anwendung der Erfindung wird eine magnetisch belegte Scheidewand hervorgerufen, die im wesentlichen den Abstand zwischen zwei in Betracht kommenden Weiterleitungspfaden überbrückt, wenn hierzwischen eine Domänenversetzung vorgenommen werden soll. Ganz allgemein läßt sich dies herbeiführen, wenn sich die Kantenverläufe der hierfür herangezogenen Weiterleitungselemente für engegengesetzte Enden der jeweiligen Überbrückungsscheidewand gegenseitig komplementieren. So hat z. B. die Versetzungsweiche gemäß F i g. 8 eine Einbuchtung 52 an einem Ende der magnetisch belegten Überbrückungsscheidewand, wohingegen eine Spitze 54 an dem anderen Ende dieser magnetisch belegten Überbrückungsscheidewand auftritt. Da die jeweiligen Einbuchtungen und Spitzen abgerundet sind, kann die Einbuchtung mit konkav und der Spitzenverlauf mit konvex bezeichnet werden. Es versteht sich jedoch, daß auch andere Kurvenverläufe der Weiterleitungselemente zur Durchführung der Erfindung angewendet werden können. Fernerhin

AO versteht es sich, daß verschiedene Leitungszusätze Anwendung finden können, wobei unterschiedliche Impulsfolgen komplexere Arten einer Domänenversetzung ausführen könnten.
Ganz allgemein stützt sich die Erfindung auf die Verwendung einer magnetisch belegten Scheidewand als den hauptsächlichen Träger für die Versetzung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen von einem Weiterleitungspfad auf einen anderen und auf ein Magnetfeld zur Abänderung de:r magnetisch belegten Scheidewand, um die Richtung dieser Domänenversetzun.c festzulegen. Die Überbrückungsscheidewand braucht nicht unbed'ngt den Zwischenraum zwischen zwei V/eiterleitungspfaden zu überbrücken. Die magnetisch belegte Scheidewand besitzt eine maximale Stärke an den Kanten der Ionen-impiantierten Bereiche 20, wobei dann die Stärke mit dem Abstand von diesen Kanten abnimmt. Auf diese Art und Weise kann eine Situation eintreten, bei der eine magnetisch belegte Scheidewand eine sehr geringe Stärke, sogar im wesentlichen Null, im Mittelpunkt des Abstandes zwischen zwei Weiterleitungselementen, die durch die magnetisch belegte Scheidewand zu überbrücken sind, aufweist Selbst in einer derartigen Situation läßt sich eine wirksame Domänenversetzung durchführen.

Allgemein läßt sich sagen, daß, solange wie, die Länge desjenigen Teils der magnetisch belegten Scheidewand, der sehr geringe Feldstärke aufweist, gleich oder geringer ist als etwa ein Döfnänendurehmesser, sich

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noch eine wirksame Domärienversetzung durchführen läßt Jedoch steigen die Betriebsspielräume zur Domänenversetzung an, wenn die magnetisch belegten Oberbrückungsscheidewände den jeweiligen Zwischenraum mit verhältnismäßig großer Stärke über ihre Länge ausfüllen.

In der folgenden Tabelle sind einige Domänenversetzungen anhand von praktischen Werten aufgezeigt, die mit Hilfe von Versetzungsweichen gemäß F i g. 4,6 und 7 durchgeführt sind. Dies sind repräsentative tiefe Versetzungswerte, wobei hervorgehoben wird, daß diese Art von Versetzungsweiche für Versetzung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen sehr geringer AbTabelle

ο η

messung angewendet werden kann. Die Messungen sind in drei verschiedenen Magnetzylinder-Einzelwanddomänen-Systemmustern durchgeführt Im ersten Muster (A) wird eine Einzelschicht, bestehend aus einem Magnetzylinder-Einzelwanddomänen-Granat mit Ionen implantiert, um entsprechende magnetische Weiterleitungsstrukturen zu erhalten, wohingegen in den anderen beiden Mustern (B und C) Doppel-Granatschichten Anwendung fanden. Die obere Granatschicht war dabei Ionen-implantiert, um Weiterleitungselemente auszubilden und wirkte als Treiberschicht für in der unteren Granatschicht enthaltene Magnetzylinder-Einzelwanddomänen.

Muster

Domänen- VerseUungs- Leiterdurchmesser weiche breite

('JJTI)

Fig. Nr. 1 (μτπ)

Uberbrük-

kungsab-

stand

(rim)

Versetzungs- Stützfeldstrom stärke

(mA)

Oe

A. GdYTm-Granat 4,5 \xm dick 5 6

B. GdYTm-Granat (Treiber- 1 4
schicht) auf EuTm-Granat
(Speicherschicht)

Dickcnverliallnis Treiber- /u 7

Speicherschicht:

0,41 μιη/1,Ι9μΐη

C. GdYTm-Grannt (Treiber- 1 4
schicht) auf EuFm-Granat
(Speicherschicht)

Dickenverhältnis Treiber- zu

Speicherschicht,

0,3 um/0,96 um

In typischer Weise reicht ein 40 bis 70 mA-Stromimpuls von etwa 1 μ5 Dauer aus, um eine Domänenversetzung unter Verwendung eines 4,5 μίτι breiten Leitungszuges oberhalb eines 4 μηΐι breiten Zwischenraumes zwischen orthogonalen Weiterleitungspfaden auszuführen. Das Stützfeld ist dabei in seiner Stärke geringfügig geringer, etwa 10 bis 20% als das Weiterleitungsfeid. Für vorliegende Beispiele beträgt die Frequenz des Weiterleitungs-Drehmagnetfeldes //etwa 300 kHz.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die Erfindung eine verbesserte Domänenversetzungsweiche zur Versetzung von Magnetzylinder-Einzelwanddomänen von

4,5

4,5

16

20-40 90-96

50 405-430

150

410-430

40-65 365-400

einem Weiterleitungspfad auf einen anderen zeigt. Hierbei wird das Prinzip einer magnetisch belegten

Scheidewand ausgenutzt, die sich zur Überbrückung beider Weiterleitungspfade zwischen deren Zwischenraum ausbildet, wobei dann die magnetisch belegte Scheidewand den Hauptanteil der Kraft für die Domänenversetzung von einem Weiterleitungspfad auf den anderen bereitstellt. Das in üblicher Weise durch einen stromführenden Leiter bereitgestellte Magnetfeld dient zur Abänderung der Überbrückungsscheidewand, um hierdurch die Übertragungsrichtung der Magnetzylinder-Einzelwanddomänen festzulegen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Magnetische Schaltungsanordnung, bei der sich Magnetzylinder-Einzelwanddomänen in einer Magnetschicht mit Hilfe eines sich in Schichtebene drehenden Magnetfeldes in vorgegebener Weise verschieben lassen, wobei speziell Magnetzylinder-Einzelwanddomänen von einem magnetischen Leitungspfad auf einen anderen, davon getrennten, magnetischen Leitungspfad versetzbar sind und die magnetischen Leitungspfade jeweils aus nicht Ionen-implantierten Zonen im sonst im Oberflächenbereich Ionen-implantierten Speichermedium bestehen, der Art, daß die Richtung des Magnetflusses in den Ionen-implantierten Oberflächenbereichen bei senkrechter Ausrichtung zur Magnetisierungsrichtung im übrigen magnetischen Speichermedium parallel zur Oberfläche des Speicherrnediumsgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Zwischenräume durch Scheidewände überbrückt sind, die Gebiete unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung in den Ionen-implantierten Bereichen voneinander trennen und die durch elektrische Leitungszüge überdeckt sind, so daß bei deren Erregung die Magnetisierungszustände der magnetisch belegten Scheidewände modinzierbar sind und Magnetzylinder-Einzelwanddomänen bei in Richtung der magnetisch belegten Scheidewände gerichtetem, in Schichtebene verlaufendem magnetischem Weiterleitungsfeld entweder von einem magnetischen Leitungspfad auf den anderen,oderumgekeh.t,verst <zbarsind.

2. Anordnung nach Ar^paich 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen -eiterleitungspfade aus ineinander übergehenden Einzelbereichen nicht lonen-implaniierter Zonen bestehen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, daß die magnetischen Weiterleitungspfade voneinander um mindestens vier Domänendurchmesser getrennt ίο sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leitungszüge den Zwischenraum zwischen den betreffenden magnetischen Weiterleitungspfaden ausnutzend auf dem magnetischen Speichermedium angebracht sind.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster magnetischer Weiterleitungspfad eine durch einen Ringspei- if' eher gebildete Hauptschleife für Ein-/Ausgabefunktioncn und /weite magnetische Weiterleitungspfade jeweils durch Ringspeicher dargestellte Nebenschleifen zur Informationsspeicherung darstellen.

6. Anordnung nach den Ansprüchen I bis 5. « dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschleife Senkrecht /u den Nebenschleifen angeordnet ist

7 Anordnung nach den Ansprüchen I bis b. dadurch gekennzeichnet, daß der durch die elektri sehen l.eitiings/üge /ur Erregung übertragene w> Strom jeweils von derartiger Stärke ist, daß die hierdurch hervorgerufene Magnetisierung die Magnetisierung der betreffenden magnetisch belegten Überbrückungsscheidewand zum Schrumpfen bringt.

8. Anordnung nach den Ansprüchen I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen voneinander getrennten magnetischen Weiterleitungspfaden, zwischen denen Magnetzylinder-Einzelwanddomänen zu versetzen sind, durch nicht Ionen-implantierte Zonen bereitgestellte Entkopplungsglieder vorgesehen sind, wobei der jeweilige Abstand vom Entkopplungsglied zu den magnetischen Weiterleitungspfaden vier Domänendurchmessern entspricht, so daß sich magnetisch belegte Scheidewände jeweils zwischen magnetischem Weiterleitungspfad und Entkopplungsglied -auszubilden vermögen.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Zwischenraum zwischen magnetischem Weiterleitungspfad und Entkopplungsglied durch senkrecht zu den Nebenschleifen verlaufende elektrische Leitungszüge überbrückt ist.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabestation der Hauptschleife ebenfalls mit einem Entkopplungsglied in einem Abstand von vier Domänendurchmessern von der Hauptschleife entfernt, vorgesehen ist, wobei auch hier der Zwischenraum zwischen Entkopplungsglied und Hauptschleife durch einen im wesentlichen senkrecht zur Hauptschleife verlaufenden, elektrischen Leitungszug zur Ausgabesteuerung bzw. Eingabesteuerung der Information überbrückt ist

11. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei magnetischen Weiterleitungspfaden, die aus ineinander übergehenden, quadratischen, mit abgerundeten Ecken versehenen Weiterleitungselementen bestehen, wobei die Diagonalen aneinandergereiht eine durchgehende Gerade bilden. V-förmig ausgebildete Entkopplungsglieder, mit ihrer Spitze auf die Hauptschleife zeigend, mit ihren Außenkanten parallel zu den Einbuchtungen der Hauptschleife verlaufend, angeordnet sind, wobei die jeweilige Spitze der Nebenschleifen parallel zu den Innenkanten der Entkopplungsglieder zu liegen kommt.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leitungszüge die jeweils winkelförmig ausgebildeten Zwischenräume zwischen Hauptschleife und Entkopplungsglied einerseits sowie zwischen Entkopplungsglied und Nebenschk'ife andererseits überdeckend zickzackförmig auf dem Speichermedium verlaufend angeordnet sind.

13. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis II. dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leitungszüge den jeweiligen Zwischenraum zwischen Hauptschleife und Nebenschleife überdekkend in gestreckter Ausführung auf dem Speichermedium angeordnet sind.

14. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und II. dadurch gekennzeichnet, daß Vorsorge dafür getrof fen ist. daß bei nicht durchgehender magnetisch belegter Scheidewand zwischen Haupt- und Neben schleife beule Scheidewandreste voneinander um einen Domänendurchmesser gelrennt sind und daß elektrische l.eitungszüge einmal die Hauptschleife überdeckend angeordnet sind und zum anderen jeweils die Spitzen der Nebenschleifen erfassend, angeordnet sind, wobei die Einbuchtungen im magnetischen Weiterleilungspfad der Hauptschleife frei bleiben, und daß Stromimpulse über diese elektrischen Leitungszüge übertragbar sind, um die magnetisch belegten Scheidewände sich ausdehnen zu lassen und miteinander in Berührung zu bringen,

so daß sich in diesem erregten Zustand an diesen Stellen auftretende Magnetzylinder-Einzelwanddomänen streifenförmig ausdehnen, der Art, daß bei anschließender Stromumkehr in den Leitungsziigen die Versetzung einer Magnetzylinder-Einzelwanddomäne von einem magnetischen Weiterleitungspfad auf den anderen magnetischen Weiterleitungspfad abgeschlossen ist