Устройство для записи информации в память на магнитных вихрях Советский патент 1990 года по МПК G11C11/14 

/сшит

м о а

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для построения информационных систем сверхбольшой емкости на магнитных вихрях (МВ).

Целью изобретения является упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей путем выполнения считьгеания магнитньгх вихрей.

На фиг. 1 представлен разрез участка продвигающей структуры и генератора вдоль канала -продвижения; на фиг„ 2 - зависимости от времени тока управления который продвигает MB в 4 канале, тока генерации в режиме рабо- ть устройства генерация MB, пропускаемого в токовой шине, тока считывания через джозефсоновский туннель- переход в режиме работы детектирование МБ.

Устройство для записи информации в память на магнитных вихрях содержит сверхпроводящую пленку 1, в которой выполнен канал продвижения MB с линиями фиксации (ЛФ) вихрей 2,2,2, Канал продвижения получен, наттример, путем многослойной эпитаксии с промежуточной имплантацией ионов. Имплантацией создается локальное понижение параметра порядка параллельных равно- yдaлe lныx друг от ДРУга линий (2,2,2 на фиг, 1). Поверхность пленки 1 содержит клинообразный желоб 3. V-об- разная элёктроизолированная токовая шина 4 изолирована слоем изолятора 5 толщиной, меньшей длины когерентности и образует джозефсоновский контакт со сверхпроводящей пленкой 1, Линия

изгиба токовой шины 4 параллельна ли

ииям фиксации,- Цепи токов управления, считывания и генерации подключены к генераторам прямоугольных импульсов.

Устройство работае т следующим образом,

Продвижение МБ. По сверхпроводящей пленке 1 в цепи тока управления пропускают импульс тока. Под действием его каждый MB движется от ЛФ, на которой бьт закреплен, вдоль канала.Направление движения вихря определяется силой Лоренца и перпендикулярно направлению магнитного потока MB Фо и тока управления 1. Длительность импульсов тока управления определяется расстоянием 1 между ЛФ и скоростью вихря V. После импульса каждьй MB оказывается около ЛФ, на которой и закрепляется, сделав, таким образом.

0

5

0

один шаг продвижения. В отсутствие тока управления определенкая последовательность вихрей, закреплённых на ЛФ, может сохранить СВОР расположение до тех пор, пока пленка 1 находится в сверхпроводящем состоянии.

Генерация MB. Устройство позволяет генерировать только на ближайшей ко дну желоба ЛФ 2. за один цикл .один МБ. В цепи тока генерации пропускается импульс тока по шине 4 в направлении, перпендикулярном линии изгиба шины. При этом на поверхности желоба в сверхпроводящей пленке poiKr- . дается .цепочка MB и эти MB начинают двигаться вглубь пленки под действием ма гнитных сил. После импульсй вйе рожденные MB покидают устройство под действием ciin притяжения со своими изображениями на берегах джозеф соновского контакта, кроме единственного MB, который закрепился на ЛФ 2, Импульс тока управления продвигает генерированный вихрь с ЛФ 2 к соседней ЛФ 2 и освобождает ЛФ 2 для генерации следующего вихря.

Считывание магнитньтх вихрей, -Устройство позволяет считывать вихри только с ближайшей ко дну желоба 3 ЛФ 2. Через джозефсоновский переход токовая шина - изолятор - пленка пропускается импульс тока считывания. Если на ЛФ 2 закреплен вихрь, то маг- нитньй поток вихря проникает в джозефсоновский переход и приводит к уменьшению величины критического тока по закону

sinTf Ф/Фо

7Г Ф/Фг

0

5

где Ф.д - квант потока J Ф - величина потока, проникающего в переход, 1с максимальный критический ток через переход в отсутствие магнитного поля. If d/2eRf, определяется величиной знергетической щели в сверхпроводнике д, нормальным сопротивлением контакта R f, и зарядом электрона е.. Если величина импульса тока считывания превосходит Ij, но меньше 1с то на джозефсоновском переходе возникает падение напряжения. Если на ЛФ 2 вихря нет, то падение напряжения равно нулю. Измерение этого напряжения при перемещении вихря в канале продвижения позволяет считывать информацию, записанную по принципу наличие-отсутствие МБ,

3U

Допустимые интерналы изменения параметров устройства.

Отклонение линии изгиба токовой штГкы 1 от направления ЛФ ite должно

превосходить угол - (в радианах),

л

где X - длина ЛФ. В противном случае ко дну желоба 3 будет приближено сразу несколько ЛФ и считывание информации будет происходить сразу в несколь ких ЛФ одновременно.

Расстояние между дном желоба и ближайшей ЛФ 2 h.должно быть больше А/2, где А - глубина проникновения магнитного поля в сверхпроводящий материал пленки, характеризует размер МБ.

Расстояние между соседними ЛФ J больше Л . Ограничение на величину 1 сверху не существует, но для повышения плотности информации в канале продвижения и повышения быстродействия устройства 5 нужно уменьшить.

Угол раствора желоба не должен

2h превышать величину

1Г п . ,

I (в радиhV

анах). Длительность импульса тока

1.Ь 3 генерации Г от - - до -j

условия обеспечивают контролированную запись на ЛФ 2 одиночных MB,

Величина тока управления определяется величиной закрепления МБ на ЛФ, зависит от технологии и для каждого конкретного типа канала продвижения должна определяться экспериментально

Длительность импульса тока управ- 1 Т 31

ления

отдо

- - . при этом

условии за время импульса МБ сместится от одной ЛФ к соседней.

Величина тока генерации приближенно равна -1 Н, H.- критическое

поле сверхпроводящего материала пленки.

Длительность импульса тока считывания неограничена.

Велнчитга тока считывания от 1 до (.. В каждом конкретном случае эти значения должны определяться экспери- ментально.

Приме р-конкретного исполнения. На монокристаллическую подложку из NbjGa (температура сверхпроподящего

перехода Тс 20,3 К, параметр решетки а 5,171х10 8см) эпитаксиально нанесен слой Nb А1 ( 18,55К, а 5,187x10 ®см) шириной 1 мм и толщиной h :10 см, длина устройства

несущественна. ЛФ образованы дислокациями несоответствия перехода с регулярной структурой пятен захваченного магнитного потока. Расстояние между ЛФ 1 . Сверху на пленку из

NbjAl наносится желоб из того же материала. Ширина желоба 1 мкм, высота до 10 мкм. Токовая из плект- роизолирована слоем SiO толщиной 2x10 см, толщина токовой шины несущественна. Длительность импульсов тока управления 2x10 с (при см/с). Импульс тока генерации имеет неличину 15-16 А (при HC 100 эрстед), длительность импульса t rcH . Ток

считывания не превосходит 100 мкА.

Формула изобретения

Устройство для записи информации в память на магнитных вихрях, содер жащее сверхпроводящую пленку, в которой выполнен канал продвижения магнитных вихрей, и злектроизолированную токовую шину, отличающееся

теМ , что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей уст ройства путем выполнения считьгеания магнитных вихрей, электроизол1фован- ная токовая шина выполнена V-образной

формы, а слой изолятора, разделяющий сверхпроводящую пленку и электроизолированную токовую шину, выполнен . толщиной, меньшей длины когерентности сверхпроводящего материала пленки.

.

/cvt/r

f

L.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения информационных систем сверхбольшой емкости на магнитных вихрях (MB). Целью изобретения йвляется упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей путем выполнения считьшания магнитных вихрей. Устройство для записи информации в память на магнитных вихрях содержит сверхпроводящую пленку 1, в которой выполнен канал продвижения MB с л сниями фиксации (ЛФ) вихрей 2,2,2. Канал продвижения получен, например, путем многослойной эпитаксии с промежуточной имплантацией, ионов. Имплантацией создается локальное понижение параметров порядка параллельных равноудалеиньос друг от друга линий. Поверхность пленки 1 содержит клинообразньш желоб 3. V-об- разная токовая шина 4 изолирована слоем диэлектрика 5 толщиной, меньшей длины когерентности, и образует джо- зефсоновский контакт со сверхпроводящей пленкой 1. Линия изгиба токовой шины 4 параллельна линиям фиксации. Цепи токов управления, считьтания и генерации подключены к генераторам прямоугольных импульсов. 2 ил. (Л

Фае. 2