JPH03256290A - 磁気記憶素子の書込方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （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
。

（従来の技術と発明が解決しようとする課題）高密度固
体磁気記憶素子を四指して、磁気バブル素子の開発が各
所で盛んに行われている。しがし、現在使用されている
ガーネット利料では、到達可能な最小バブル径は０．３
１１ｍといわれている。したがって、０．３ｐｍ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。

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、がっ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）。

本素子において、情報の入力及び出力をプロツボライン
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。

本記憶素子では通常、アクセス時間を低減するため、第
３図のようなメジャー／マイナー構成と呼ばれる素子構
成が探られる。即ち、第１の転送路であるメジャーライ
ン５の端部に設けられたバブル発生器１１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５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６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１でバブルが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１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１２で
検出され、データ出力される。

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
はゲートに近接したメジャーライン上のビット位置にバ
ブルが存在するときは、バブルとの反発作用により、マ
イナーループを構成するドメイン端は伸張しない。一方
、メジャーライン上の変換ゲートに近接したビット位置
にバブルが存在しない時は、マイナーループを構成する
ドメイン端はバイアス磁界を減少させることにより伸張
する。伸張したマイナーループを構成するドメイン端に
対して横断する向きに面内磁界印加用導体とドメイン切
断用ヘアピン導体が設けられている。

従来、伸張したマイナーループであるドメイン端に該平
行導体により局所的に面内磁界を印加した」二で該ヘア
ピン導体にバイアス磁界が増加する向きのパルス磁界を
１発印加することにより、伸張したドメインを切断し、
一対のブロッホラインを書き込んでいた。

伸張したドメイン端に１本のブロッホラインも存在せず
、またバイアス磁界１３が存在する状態の第５図（ａ）
の下で面内磁界を印加すると、第５図（ｂ）のように、
ドメイン磁壁内の磁化の向きが面内磁界と逆向きの部分
で水平ブロッホライン７が発生ずる。ここでヘアピン導
体２によりパルス磁界を印加すると、第５図（ｅ）のよ
うに水平ブロッホラインが下向きにパンチスルーし、一
対の正負の向きのブロッホライン８，９が発生ずる。同
時に該パルス磁界によりドメインが切断される時、正の
ブロッホライン９はσバブルとしてドメインから除去さ
れ、かわりに負のブロッホライン８が１本はいり、第５
図（ｄ）のように結局１対の負のブロッホライン８が書
き込まれる。

しかしながら、この書込過程では１発のパルスの印加に
より、水平ブロッホラインのパンチスルーとドメインの
切断の２つの動作が順序良くおこなわれることが必要で
あるが、そのような要求を満たすパルス条件は大きく制
限されるため、誤動作を生じやすい。例えば、水平ブロ
ッホラインがパンチスルーする前にドメイン切断が生じ
ると書込誤動作となる等、正常動作するパルス振幅の余
裕度は小さく、また多数回動作時の信頼性にも欠けてい
た。

このような１発パルスによる書込動作を改善するため、
２発のパルスを印加することにまり書込動作過程の水平
ブロッホラインのパンチスルー動作とドメイン切断動作
を確実に行なわしめることも発明された。この従来の２
発のパルスによる書込方法では、それぞれのパルスで水
平ブロッホラインのパンチスルーとドメイン切断を起こ
させるため、正常動作するパルス振幅が広がったが、パ
ルスの電流方向を同一にしていたため、水平ブロッホラ
インをパンチスル−さぜる目的で第１見目のパルスを印
加した時、パルス振幅が大きいと水平ブロッホラインを
パンチスルーさせるのみならず、ドメインの切断も生じ
るため、第１見目のパルス振幅余裕度が制限される欠点
があった。

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、水平ブロッホラインの
パンチスルー動作およびその後のドメイン切断動作を互
いに電流の方向が逆向きの２発のパルスを印加すること
により安定に行なわしめることにより、ブロッホライン
書込動作特性のパルス振幅の余裕度が大きく、しかも動
作信頼性が良好な磁気記憶素子の書込方法を提供するこ
とにある。

（課題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、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
直ブロッホライン列を書込かつ読出す機能を有する変換
ゲートとを廟する磁気記憶素子の書込方法であって、該
変換ゲートにおける情報書込時、互いに電流の向きが逆
向きの２発のパルスを印加することを特徴とする磁気記
憶素子の書込方法である。

（作用） 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
端にブロッホライン対を書込動作時、バイアス磁界と逆
向きの磁界が発生ずるように印加した１発目のパルス磁
界により、ドメイン切断動作の生じることなしに水平ブ
ロッホラインのパンチスルー動作のみを起こさせ、バイ
アス磁界と同一方向の磁界である２発目のパルス磁界に
よりドメイン切断動作のみを起こさせることにより、信
頼性の高い書込動作を行える手段を具備した磁気記憶素
子の書込方法を提供するものである。

本発明者等はブロッホラインを書き込も過程に於けるパ
ルス磁界の役割を詳細に検討した結果、２発のパルスを
用い、第１見目のパルス磁界により水平ブロッホライン
をパンチスルーさせ、第２発白のパルスによりドメイン
を切断させる書込方法は、ただ１発のパルスによる水平
ブロッホラインのパンチスルーとドメイン切断の二つの
動作を起こさしめる書込方法上り書込特性が優れている
ことを見出したが、この従来の２発パルスによる書込方
法では第１発パルス印加時パルス振幅が大きくなると、
第１見目のパルスでドメインが切断される現象が生じ書
込特性を劣化させる問題があることが判明した。このよ
うな問題を解決するために、水平プロツボラインのパン
チスルー過程について、詳細に検討した結果、水平ブロ
ッホラインをパンチスルーさせるためには、パルス磁界
の電流方向が従来のような、バイアス磁界方向のみなら
ず、バイアス磁界と逆向き方向でも同様にパンチスルー
させ得ることが判明した。即ち、バイアス磁界と逆向き
のパルス磁界を印加した時、ドメイン幅は広がる方向に
変化するため、ドメインが切断される可能性は皆無であ
り、第１見目のパルス磁界振幅の上限を規制していたド
メイン切断による誤動作が解消する。

（実施例） 以下、本発明を実施例により詳細に説明をする。第４図
は本発明による磁気記憶素子の変換ゲート１の構成の一
例を示したものである。本実施例では、組成（ＹＳｍＬ
ｕＣａ）３（ＦｅＧｅ）５０１２、膜厚：　４．４層ｍ
、特性長＋　０．６１ｐｍ、４層Ｍｓ：　１８３Ｇの磁
性ガーネット膜を用い、該膜中に幅２ｐｍ、厚さ０．５
１１ｍの２層の金によるジグザグ状導体パタンによりメ
ジャーライン５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１はマイナーループである多
数本のストライプドメイン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
２と局所的に面内磁界を印加するための３本の平行導体
３から構成されており、これ等の２種類の導体パタンは
ずべてのマイナーループ６の端にわたってマイナールー
プと直角の方向に配置されている。

変換ゲート１において、書き込み動作時、マイナールー
プ６を構成するドメインの端を伸張させる。伸張させた
ドメイン端の安定化用の１本のブロッホラインを面内磁
界を回転させる等により側壁部に移動させる。この時、
第５図の従来例とは異なり、ドメイン安定化用のブロッ
ホラインの移動方向を逆向きにすることにより、第６図
（ａ）のようにドメイン先端での磁壁内の磁化の向きは
バイアス磁界の方向に向かったとき時計回りにする。該
ドメイン端には１本のブロッホラインも存在しない状態
になる。ここで、平行導体３に一定電流を印加し、伸張
させたマイナーループ６の端部に面内磁界を発生させ、
水平ブロッホラインを発生させる。

第６図（ｂ）の↓うに水平ブロッホラインの発生する側
の磁壁は従来例（第５図（ｂ））と反対側である。この
状態でヘアピン導体２にバイアス磁界と逆向き方向の１
発のパルスを加えることにより、発生している水平ブロ
ッホラインが下向きにパンチスルーし、ヘアピン導体下
のマイナーループ６であるドメインに正負一対のブロッ
ホラインを発生させる（第６図（Ｃ））。パルス磁界の
方向がバイアス磁界と逆向きであるため、ドメイン幅は
広くなり、決して切断されることはない。次いでヘアピ
ン導体２にバイアス磁界と同一方向の２発目のパルスを
印加することにより、第６図（ｄ）のように正負−則の
ブロッホライン８．９の間でドメインを切断することに
より一対の負のプロツボライン８を書き込むことができ
る。

ここで、第１発目のパルスの立上がり、立下がり時間が
５０ｎｓ以下では第１図のように広いパルス振幅範囲で
パンチスルーを生じさせることができた。

水平ブロッホラインを正常にパンチスルーさせ得るパル
ス振幅の範囲は第１図のように３０ｍＡ以上と広く、し
かも多数回試行時の再現性も良好であった。又、高バイ
アス磁界に動作範囲が拡がった。

一方、従来の第１発目のパルスをバイアス磁界方向に印
加した場合、多数回試行時の再現性は良好であったが、
正常に動作するパルス振幅の上限がドメイン切断現象に
よって制限されるため、正常（１１） 動作パルス振幅範囲は第２図のように１０ｍＡ以下であ
った。

第２発目のパルス磁界に対しては、従来例同様立」二か
り、立下がり時間が１００ｎｓ以」−であると、パンチ
スルーを起こさせず、ドメイン切断のみを生じさせるパ
ルス振幅の余裕度は１０ｍＡ以上であった。

以上の実施例のように、バイアス磁界方向に２発のパル
スを印加して書き込む方法と比較して、充分なパルス振
幅で書き込むことができ、多数回試行した時の再現性、
信頼性も良好であった。

（発明の効果） 以上実施例により詳細に説明したように、本発明により
、パルス振幅余裕度が大きく、また動作信頼性の大きな
磁気記憶素子の書込方法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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１による書込パルス電流の余裕
度を示す図であり、第２図は従来の書込方法での書込パ
ルス電廉の余裕度を示す図であり、第３（１２） 図は磁気記憶素子の構成を示す図であり、第４図は本発
明の磁気記憶素子の書込方法に関する主要部の構成を示
す図であり、第５図は磁気記憶素子の書込過程を示す図
であり、第６図は本発明の磁気記憶素子の書込過程を示
す図である。 図中１は変換ゲート、２はヘアピン状導体、３は平行導
体、５はメジャーライン、６はマイナーループ、７は水
平ブロッホライン、８は負のブロッホライン、９は正の
ブロッホライン、１０はσバブル、１１は発生器、１２
は検出器、１３はバイアス磁界である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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転送路と、前記垂直ブ
   ロッホライン対を書込かつ読出す機能を有する変換ゲー
   トとを有する磁気記憶素子の書込方法であって、該変換
   ゲートにおける情報書込時、互いに電流の向きが逆向き
   の２発のパルスを印加することを特徴とする磁気記憶素
   子の書込方法。