JPH03147592A - Magnetic storage element - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To stably position a bubble on a major line at the time of gate operation of a conversion gate by providing a mechanism for holding a magnetic bubble on a first transfer line. CONSTITUTION:A conversion gate 2 exists in a position in which many pieces of stripe domains 5 being a minor loop is brought-into with a major line transfer, constituted of one piece of hairpin-like conductor 10 for cutting the domain and three pieces of parallel conductors 11 for applying locally an in-plane magnetic field, and these two kinds of conductor patterns are arranged in a direction vertical to the minor loop 5 extending over the ends of all the minor loops 5. In the conversion gate, at the time of write operation and read-out operation, when a domain cutting operation is executed, a current is applied simultaneously to a loop-like conductor 1 in a direction which a magnetic field in the same direction as a bias magnetic field is generated. As for the bubble which is cut by the magnetic field, its movement is constrained. In such a manner, it can be positioned stably in a prescribed position.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は不揮発性の超高密度固体磁気記憶素子に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a nonvolatile ultra-high density solid state magnetic memory element.

（従来の技術と発明が解決しようとする課題）高密度固
体磁気記憶素子を目脂して、磁気バブル素子の開発が各
所で盛んに行われている。しかし、現在使用されている
ガーネット材料では、到達可能な最少バブル径は０．３
ｐｍといわれている。したがって、０．３ＸＸｍ径以下
のバブルを保持するバブル材料はガーネット材料以外に
求めなければならない。これは容易ではなく、ここがバ
ブル高密度化の限界であるとさえ考えられている。(Prior Art and Problems to be Solved by the Invention) Magnetic bubble elements are being actively developed in various places using high-density solid-state magnetic storage elements. However, with the currently used garnet materials, the minimum attainable bubble diameter is 0.3
It is called pm. Therefore, it is necessary to find a bubble material other than garnet material that can hold bubbles with a diameter of 0.3XXm or less. This is not easy and is even considered to be the limit of bubble density.

このようなバブル保持層の特性に基づく高密度化限界を
大幅に改善し、かつ情報読み出し時間は従来の素子と同
程度に保つことができる超高密度磁気記憶素子として膜
面垂直方向を磁化容易方向とする軟磁性強磁性体（フェ
リ磁性体を含む）膜に形成されるストライプドメインの
境界を形成するブロッホ磁壁の中に静的に安定に存在す
る垂直ブロッホライン（以下単にブロッホラインと称す
る）２個からなるブロッホライン対を記憶単位として用
いる素子が発明された（特願昭５７−１８２３４６）。It is easy to magnetize in the direction perpendicular to the film surface as an ultra-high-density magnetic memory element that greatly improves the density limit based on the characteristics of the bubble retention layer and can maintain information readout time at the same level as conventional elements. A perpendicular Bloch line (hereinafter simply referred to as a Bloch line) that exists statically and stably within a Bloch domain wall that forms the boundary of a striped domain formed in a soft magnetic ferromagnetic material (including ferrimagnetic material) film with a certain direction. A device using a pair of Bloch lines as a storage unit was invented (Japanese Patent Application No. 182346/1983).

本素子において、情報の入力及び出力をブロッホライン
の直接書き込みあるいは読み出しで行なうことは現在の
技術では困難であり、そのため、磁気バブル素子におい
て技術上確立している磁気バブル（以下ではバブルと称
する）の発生、転送および検出技術を用いてデータ人力
をバブルをバブル発生器で発生させることにより行ない
、該バブルをバブル転送路上を転送させ変換ゲートにお
いてブロッホラインに変換する。また読み出し時はブロ
ッホラインを変換ゲートにおいてバブルに変換した後、
バブルをバブル転送路上を転送させ、バブル検出器で読
み出す構成になっている。In this device, it is difficult with current technology to input and output information by direct writing or reading of Bloch lines. Data generation, transfer and detection techniques are used to generate data by generating bubbles in a bubble generator, transferring the bubbles on a bubble transfer path and converting them into Bloch lines at a conversion gate. Also, when reading, after converting the Bloch line into a bubble at the conversion gate,
The structure is such that bubbles are transferred onto a bubble transfer path and read out by a bubble detector.

本記憶素子では通常、アクセス時間を低減するため、第
４図のようなメジャーｌマイナー構成と呼ばれる素子構
成が採られる。即ち、第１の転送路であるメジャーライ
ン１２の端に設けられたバブル発生器１３により次々と
書き込まれたバブルによるデータ列はメジャーライン転
送路上を転送し、次いで該メジャーライン１２に対し直
角に位置し、多数本のブロッホラインを転送させる第２
の転送路であるマイナーループ１４と呼ばれる転送路へ
データを移動するため、各マイナーループ端に設けられ
た変換ゲート１５でバブルからブロッホラインにデータ
が並列的に変換される。読み出し時はマイナーループ端
の変換ゲート部に位置したブロッホラインは変換ゲート
でバブルに変換される。変換されたバブルは、メジャー
ライン上を転送し、メジャーライン端のバブル検出器１
６で検出され、データ出力される。In order to reduce access time, this memory element usually adopts an element configuration called a major/minor configuration as shown in FIG. 4. That is, a data string of bubbles written one after another by the bubble generator 13 provided at the end of the major line 12, which is the first transfer path, is transferred on the major line transfer path, and then transmitted perpendicularly to the major line 12. The second station is located and transfers a large number of Bloch lines.
In order to move the data to a transfer path called a minor loop 14, which is a transfer path of , the data is converted in parallel from a bubble to a Bloch line at a conversion gate 15 provided at the end of each minor loop. At the time of reading, the Bloch line located at the conversion gate section at the end of the minor loop is converted into a bubble by the conversion gate. The converted bubble is transferred on the major line and is passed to the bubble detector 1 at the end of the major line.
6 is detected and data is output.

このメジャーラインとマイナーループ間の変換ゲートで
はメジャーラインからマイナーループへとバブルによる
データをブロッホラインへと変換する時、およびマイナ
ーループのブロッホラインによるデータをメジャーライ
ンのバブルによるデータへと変換する時マイナーループ
であるストライブドメインの端を伸長させた後、該スト
ライプドメイン端を切断することによりメジャーライン
上にバブルを発生させる。This conversion gate between the major line and the minor loop converts data from the major line to the minor loop into a Bloch line, and converts data from the Bloch line of the minor loop into data from the major line bubble. After extending the edge of the stripe domain, which is a minor loop, a bubble is generated on the major line by cutting the edge of the stripe domain.

従来マイナーループであるストライブドメイン端の切断
動作時、切断されたバブルが切断時の磁壁運動の影響で
大きくいどうし、メジャーライン上から該変換ゲートと
は反対側に逸脱したり、バブルのビット位置が不安定に
なる問題があった。Conventionally, during the cutting operation at the edge of the stripe domain, which is a minor loop, the cut bubbles are greatly affected by the domain wall motion at the time of cutting, and may deviate from the major line to the opposite side of the conversion gate, or the bits of the bubble may There was a problem with the position becoming unstable.

本発明の目的はこのような従来の問題点を除去したもの
で、変換ゲートのゲート動作時、メジャーライン上にバ
ブル安定に位置させることができ、素子動作特性の良好
な磁気記憶素子を提供するにある。An object of the present invention is to eliminate such conventional problems, and to provide a magnetic memory element which can stably position a bubble on a major line during gate operation of a conversion gate and has good element operation characteristics. It is in.

（問題点を解決するための手段） 即ち本発明は情報読み出し手段、情報書込み手段及び情
報蓄積手段を有し、かつ、膜面に垂直な方向を磁化容易
方向とする軟磁性の強磁性体（フェリ磁性体を含む）膜
に、磁気バブルを駆動する第１の転送路と、相隣る２つ
の垂直ブロッホラインからなる垂直ブロッホライン対を
駆動する第２の転送路と第１の転送路と第２の転送路を
繋ぐゲートとを有する磁気記憶素子に関して、該第１の
転送路上に磁気バブルを保持する機構を備えている。該
第１の転送路上の磁気バブルを保持する具体的な機構と
して、電流を印加することにより発生する磁界により該
磁気バブルをほじするための導体を設けたこと、あるい
は、該ゲートに接続されている該第１の転送路境界上で
あって該ゲートと反対側に、該軟磁性の強磁性体膜の段
差を設けたこと、あるいは、該ゲートに接続されている
該第１の転送路境界上であって、該ゲートと反対側に、
該軟磁性の強磁性体膜中にあらかじめ磁気バブルあるい
はストライプドメインを発生させておくことなどが考え
られる。(Means for Solving the Problems) That is, the present invention provides a soft magnetic ferromagnetic material ( a first transfer path that drives a magnetic bubble, a second transfer path that drives a vertical Bloch line pair consisting of two adjacent vertical Bloch lines, and a first transfer path; Regarding a magnetic memory element having a gate connecting a second transfer path, a mechanism for holding a magnetic bubble on the first transfer path is provided. As a specific mechanism for holding the magnetic bubbles on the first transfer path, a conductor is provided for picking the magnetic bubbles using a magnetic field generated by applying a current, or a conductor is provided that is connected to the gate. A step of the soft magnetic ferromagnetic film is provided on the boundary of the first transfer path connected to the gate on the opposite side to the gate, or the boundary of the first transfer path connected to the gate is provided. on the opposite side of the gate,
It is conceivable to generate magnetic bubbles or striped domains in advance in the soft magnetic ferromagnetic film.

即ち、本発明はメジャーラインとマイナーループ間での
情報変換動作の際、変換ゲートにおいてマイナーループ
端を切断する動作により切断されたバブルが該変換ゲー
トに接したメジャーライン転送路上のバブルが位置すべ
きビット位置に安定に位置するための手段を具備した磁
気記憶素子を提供するものである。That is, in the present invention, during the information conversion operation between the major line and the minor loop, the bubble cut by the operation of cutting the end of the minor loop at the conversion gate is located on the major line transfer path in contact with the conversion gate. The object of the present invention is to provide a magnetic memory element equipped with means for stably positioning the bit at the desired bit position.

（実施例） 以下、本発明の構成例の詳細な説明をする。第１図は本
発明による磁気記憶素子の主要部の構成の一例を示した
ものである。本実施例では、組成（ＹＳｍＬｕＣａ）３
（ＦｅＧｅ）５０１□、膜厚：４．Ｑｍ、特性長二０．
６１１１ｍ、　４層Ｍｓ：１８３Ｇの磁性ガーネット膜
を用ν玉、該膜中に幅２ｐｍ、厚さ０．５ｐｍの２層の
金によるジグザグ法会パタン３によりメジャーラインの
導体を構成している。この２層の導体に９０度位相がず
れた高周波電流を印加することによりバブルを転送させ
る。変換ゲート２はマイナーループである多数本のスト
ライプドメイン５がメジャーライン転送に接する位置に
有り、ドメイン切断用の１本のヘアピン状導体１０と局
所的に面内磁界を印加するための３本の平行導体１１か
ら構成されており、これ等の２種類の導体パタンは全て
のマイナーループ５の端にわたってマイナーループ５と
直角の方向に配置されている。(Example) Hereinafter, a detailed explanation of a configuration example of the present invention will be given. FIG. 1 shows an example of the configuration of the main parts of a magnetic memory element according to the present invention. In this example, the composition (YSmLuCa)3
(FeGe) 501□, film thickness: 4. Qm, characteristic length 20.
A magnetic garnet film of 6111 m and 4 layers Ms: 183 G is used as a v ball, and a major line conductor is constructed by a zigzag puja pattern 3 made of two layers of gold with a width of 2 pm and a thickness of 0.5 pm in the film. Bubbles are transferred by applying high frequency currents with a phase shift of 90 degrees to these two layers of conductors. The conversion gate 2 is located at a position where a large number of striped domains 5, which are minor loops, are in contact with the major line transfer, and includes one hairpin-shaped conductor 10 for cutting the domains and three conductors for locally applying an in-plane magnetic field. It is composed of parallel conductors 11, and these two types of conductor patterns are arranged across the ends of all the minor loops 5 in a direction perpendicular to the minor loops 5.

変換ゲートにおいて、書き込み動作および読み出し動作
時、ドメイン切断動作を行なったとき、同時に該ループ
状導体１にバイアス磁界と同一方向の磁界が発生する無
機に電流を印加する。この磁界により切断されたバブル
は移動を拘束され所定の位置に安定に位置させることが
できる。導体に印加した電流により切断したバブルを拘
束し安定に位置させることは、メジャラインの転送用ジ
グザグ導体３によっても可能であるが、該導体３はメジ
ャライン上のバブルを転送させるための高周波電流を印
加しているために、変換ゲート動作で切断されたバブル
を拘束するために余分な電流印加期間を設けなければな
らず、メジャーラインの高周波転送を困難にする上、こ
の場合変換ゲート上のみならずメジャーライン全体にわ
たって切断したバブルを拘束するための磁界か発生する
ため、逆にメジャーライン上のバブル転送には障害とな
る効果を生んでしまう。したがって、メジャーラインの
バブル転送用と独立した導体による磁界発生用導体を変
換ゲートに接したメジャーライン上に具備させることが
変換ゲートでのバブル位置安定化のためには極めて効果
的であり、良好な動作特性を有する磁気記憶素子実現の
ためには必要である。In the conversion gate, when a domain cutting operation is performed during a write operation, a read operation, and a domain cutting operation, a current is simultaneously applied to the loop-shaped conductor 1 to generate a magnetic field in the same direction as the bias magnetic field. The bubbles cut by this magnetic field are restrained from moving and can be stably positioned at a predetermined position. It is also possible to restrain and stably position the cut bubble by the current applied to the conductor by using the zigzag conductor 3 for transfer of the measure line, but the conductor 3 uses a high frequency current to transfer the bubble on the measure line. Because of this, an extra current application period must be provided to restrain the bubbles cut by the conversion gate operation, which makes high frequency transfer of the major line difficult, and in this case only on the conversion gate. However, since a magnetic field is generated to restrain the cut bubbles along the entire major line, this creates an effect that hinders bubble transfer on the major line. Therefore, it is extremely effective to provide a conductor for bubble transfer on the measure line and a magnetic field generation conductor using an independent conductor on the measure line that is in contact with the conversion gate, and to stabilize the bubble position at the conversion gate. This is necessary in order to realize a magnetic memory element with excellent operating characteristics.

（実施例２） 変換ゲートにおけるストライプドメイン端の切断動作に
おいて、切断されたバブルの誤動作は主に切断されたバ
ブルがメジャーラインを通りすぎ、変換ゲートと逆側に
飛出してしまうことである。即ち、変換ゲートにおける
バブル切断動作特性の改善のためには最低限この変換ゲ
ートと逆側ヘパプルが逸脱することを抑制する必要があ
る。(Example 2) In the operation of cutting the edge of the stripe domain in the conversion gate, the main malfunction of the cut bubble is that the cut bubble passes through the major line and jumps out to the opposite side of the conversion gate. That is, in order to improve the bubble cutting operation characteristics in the conversion gate, it is necessary to at least suppress deviation of the hepupule on the side opposite to the conversion gate.

実施例２はこのような検討結果から、変換ゲートのバブ
ル切断動作によって切断されたバブルがメジャーライン
を通りすぎ、変換ゲートと逆側に飛出してしまわないよ
うにバブルを保持拘束する手段を具備指せたものである
。即ち、メジャーラインの変換ゲート２に接した領域の
、変換ゲートと逆側の境界部分のガーネット膜表面に段
差６を形成することにより、変換ゲート２のドメイン切
断動作により切断されたバブル５がメジャーラインから
変換ゲートと逆側に飛出す毎を抑制している。ガーネッ
ト膜表面に形成した段差６により変換ゲート動作により
発生したバブルが制御性良くメジャーラインに位置させ
ることができる（第２図）。Based on the results of this study, the second embodiment includes a means for holding and restraining the bubbles so that the bubbles cut by the bubble cutting operation of the conversion gate do not pass through the major line and fly out to the opposite side of the conversion gate. It was something I could point to. That is, by forming a step 6 on the surface of the garnet film at the boundary portion on the opposite side of the conversion gate in the region in contact with the conversion gate 2 of the major line, the bubble 5 cut by the domain cutting operation of the conversion gate 2 is removed from the major line. This prevents it from jumping out from the line to the opposite side of the conversion gate. The bubbles generated by the conversion gate operation can be positioned on the major line with good controllability due to the step 6 formed on the surface of the garnet film (FIG. 2).

（実施例３） 実施例２と同様に、変換ゲートにおけるストライプドメ
イン端の切断動作において、切断されたバブルの誤動作
は主に切断されたバブルがメジャーラインを通りすぎ、
変換ゲートと逆側に飛出してしまうことである。実施例
３では変換ゲート２のバブル切断動作によって切断され
たバブル５がメジャーラインを通りすぎ、変換ゲートと
逆に飛出してしまわないように、メジャーラインの変換
ゲート２に接した領域の、変換ゲート逆側の境界領域に
近接してバブルあるいはストライプドメイン７をあらか
じめ発生させておき、発生させたドメイン７と変換ゲー
トの切断動作により発生したバブルの静磁相互作用によ
る反発により、変換ゲート２の切断動作により切断した
バブル５がメジャーラインの変換ゲートと逆側に飛出す
のを抑制している（第３図）。(Example 3) Similar to Example 2, in the cutting operation of the stripe domain edge in the conversion gate, the malfunction of the cut bubble is mainly due to the cut bubble passing through the major line,
The problem is that it jumps out to the opposite side of the conversion gate. In the third embodiment, in order to prevent the bubble 5 cut by the bubble cutting operation of the conversion gate 2 from passing the major line and flying out in the opposite direction to the conversion gate, the area of the major line in contact with the conversion gate 2 is converted. A bubble or stripe domain 7 is generated in advance near the boundary region on the opposite side of the gate, and the conversion gate 2 is repelled by magnetostatic interaction between the generated domain 7 and the bubble generated by the cutting operation of the conversion gate. The bubble 5 cut by the cutting operation is prevented from flying out to the side opposite to the conversion gate of the major line (FIG. 3).

以上実施例により詳細に説明したように、本発明によっ
り、変換ゲートにより切断され発生するバブルを安定に
位置させる手段を具備した磁気記憶素子を提供すること
ができ、大容量磁気記憶素子の実用化に資すること大で
ある。As described in detail in the embodiments above, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic memory element equipped with a means for stably positioning bubbles generated when cut by a conversion gate, This will greatly contribute to practical application.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図、第２図、第３図は本発明による磁気記憶素子の
実施例の主要部の構成を示す図、第４図はメジャーマイ
ナー構成の磁気記憶素子を示す図である。 図において、１・・・バブル保持のためのループ状導体
、２・・・変換ゲート、３・・・メジャーラインの転送
用２層導体、４１０．ガーネット膜、５・・・マイナー
ループ、６・・・メジャーラインの変換ゲートに接した
領域で変換ゲートと逆側境界部のガーネット膜に設けた
段差、７・・・メジャーラインの変換ゲートに接した領
域で変換ゲートと逆側境界部領域に発生させたバブルな
いしストライブドメイン、１０・・・変換ゲート２への
ヘアピン導体、１１・・・平行導体、１２・・・メジャ
ーライン、１３・・・バブル発生器、１４・・・マイナ
ーループ、１５・・・変換ゲート、１６・・・バブル検
出器。FIGS. 1, 2, and 3 are diagrams showing the configuration of the main parts of an embodiment of a magnetic memory element according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing a magnetic memory element with a major-minor configuration. In the figure, 1... loop-shaped conductor for bubble retention, 2... conversion gate, 3... two-layer conductor for transfer of major line, 410. Garnet film, 5...Minor loop, 6...Step provided in the garnet film at the boundary opposite to the conversion gate in the region in contact with the conversion gate of the major line, 7...Touching the conversion gate of the major line Bubble or stripe domain generated in the boundary region on the opposite side of the conversion gate in the converted region, 10... hairpin conductor to conversion gate 2, 11... parallel conductor, 12... major line, 13... - Bubble generator, 14... Minor loop, 15... Conversion gate, 16... Bubble detector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １）情報読み出し手段、情報書込み手段及び情報蓄積手
段を有し、かつ、膜面に垂直な方向を磁化容易方向とす
る軟磁性の強磁性体（フェリ磁性体を含む）膜に、情報
担体として磁気バブルを駆動する第１の転送路と、情報
担体として相隣る２つの垂直ブロッホラインからなる垂
直ブロッホライン対を駆動する第２の転送路と、第１の
転送路と第２の転送路との間で情報担体を変換する機能
を有する変換ゲートとを有する磁気記憶素子において、
該第１の転送路上に磁気バブルを保持する機構を備えた
ことを特徴とする磁気記憶素子。1) A soft magnetic ferromagnetic material (including ferrimagnetic material) film having an information reading means, an information writing means, and an information storage means and whose easy magnetization direction is perpendicular to the film surface as an information carrier. A first transfer path that drives a magnetic bubble, a second transfer path that drives a vertical Bloch line pair consisting of two adjacent vertical Bloch lines as information carriers, and a first transfer path and a second transfer path. In a magnetic memory element having a conversion gate having a function of converting an information carrier between
A magnetic memory element comprising a mechanism for holding magnetic bubbles on the first transfer path.