Способ выполнения магнитной структуры на тонких пленках Советский патент 1974 года по МПК G11C11/14 

I

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к способам изготовления тонкопленочных магнитных структур запоминающих устройств.

Известен способ выполнения магнитной структуры на тонких пленках, состоящий в нанесении ферромагнитных слоев на диэлектрическое основание.

Запись двоичных элементов информации проводится путем местных нагреваний выше температуры разупорядочения антиферромагнитного материала, мест, в которых должна записываться определенная двоичная величина «О или «1, в зависимости от принятого условия, н путем охлаждения поверхности в присутствии постоянного ориентирующего магнитного поля, которое сообщает этим местам записи направление их намагничивания в соответствии с легкой осью намагничивания анизотропного ферромагнитного материала, причем это направление обратно направлению намагничивания участков, не подвергающихся местному нагреванию.

Однако считывание такой поверхности памяти возможно лищь по магнитооптическому каналу. Оно невозмолсно по электрическому каналу (с номощью импульсов), чаще всего

используемому в практике запоминающих устройств, образованных тонкими ферромагнитньши слоями и использующих, в сочетании с поверхностью памяти, решетки из селекторных проводников для считывания: одна решет ка имеет проводники, расположенные в соответствии со «словами намяти, другая рещетка, перпендикулярная к первой, накапливает токи, представляющие местные изменения, направлений намагничивания в местах, находящихся под проводниками первой решетки, на которые были поданы импульсы тока или электрического напряжения для осуществления считывания.

Для того, чтобы возможно было такое считывание по электрическому каналу (импульсному), тонкую немагнитную пленку для устранения связи вводят между ферромагнитным и антиферромагнитным слоями. Для этого

также идгеть различные ферромагнитный и антиферромагнитный слои.

Антиферромагнитный материал получают путем диффундирования по тепловому каналу в толщу ферромагнитного Слоя присадки,

сообщающей этой части ферромагнитного слоя антиферромагнитный характер. Например, если запоминающая структура выполнена диффундированием марганца в ферромагнитный сплав железо-никеля (или железо-никелякобальта, по желанию). Пластина из железо-никель-марганца является антиферромагнитной.

Цель изобретения - изготовление таких запоминающих структур, где считывание происходит по электрическому каналу с помощью импульсов.

Это достигается тем, что на ферромагнитный слой наносят антиферромагнитный материал и проводят термообработку структуры при температуре, превышающей температуру разупорядоченности антиферромагнитного материала, затем полученную структуру охлаждают до температуры ниже температуры разупорядоченности, нагревают в локализованных центрах структуры до температуры, превышающей температуру разупорядоченности антнферромагнитного материала, и повторно охлаждают структуру.

Пример. Ферромагнитным материалом является сплав железо-никеля, а антиферромагнитным материалом - сплав железо-никеля-марганца.

На подложку структуры памяти наносят

слой марганца толщиной порядка 120-200А, на который непосредственно наносят слой жеО

лезо-никеля толщиной около 1250-1500А. Состав сплава железо-никеля, испаряемый обычным способом, наносится на подложку, покрытую слоем марганца, причем подложка является диэлектриком, плохо проводящим тепло и имеет высокую точку плавления в присутствии постоянного магнитного поля, определяющего ориентацию ее оси анизотропии. После этого проводят «обжиг при 300°С / 1 час. Марганец диффундирует по тепловому каналу в нижнюю часть ферромагнитного слоя, создавая здесь пластину с антиферромагнитным характером. Концентрация марганца в нижней части слоя, имеющего теперь смешанный ферро-антиферромагнитный характер, является переменной в толще слоя. Температура разупорядочения определяется тогда, как имеющая точную величину, но отмечают также интервал температуры, т. е. между минимальной температурой , которая не должна превышаться при эксплуатации памяти в режиме неразрушительного считывания, и максимальной температурой Т, которая должна быть достаточно низкой при записи двоичной информации по магнитно-тепловому каналу. Такой диапазон температуры может, например, быть в пределах 100-200°С в указанных условиях изготовления комбинированного слоя антиферромагнитного слоя. Величина поля связи от спина к спину обоих материалов комбинированного слоя возрастает в зависимости от времени диффундирования марганца в жело-никелевый сплав, что становится очевидным при последовательных обжигах. Независимо от времени диффундирования граничные значения температур разупорядочения практически не изменяются, так как профиль внутренней диффузии между сплавом железо-никеля и марганца значителен и связь между материалами из железо-никеля и железо-никеля-марганца заключается в обмене между соседними спинами, и, следовательно, определяется атомными промежутками. Полезная контактная зона между материалами в комбинированном слое в действительности уменьшена

примерно до нескольких атомных промежутков, а внутренняя диффузия атомов марганца в железо-никелевом сплаве происходит на значительно большие расстояния.

Как только выполненная структура монтируется в память с двумя расположенными под прямым углом решетками проводников (когда направление одной из решеток совпадает с осью легкого намагничивания анизотропного ферромагнитного материала, а направление другой - совпадает с осью трудного намагничивания ферромагнитного материала), возбуждение с помощью поданного электрического импульса одного проводника одной из решеток создает в проводниках другой решетки электрические выходные сигналы памяти в местах поверхности памяти, которые не были блокированы во время изготовления, т. е. сигналы точек памяти, представляющих цифру «1. Напротив, любая блокированная точка памяти не выдает выходного сигнала, что соответствует двоичной цифре «О, в указанном примере.

Для выражения двоичной цифры достаточно было бы возникновения одного считываюш,его сигнала одной точки памяти любой полярности. На практике и для удобства эксплуатации структура памяти эксплуатируется в присутствии магнитного поля малой величин 1, ориентированного в одном или другом

направлении, противоположном оси легкого намагничивания. Таким образом, векторы намагничивания на блокированных точках памяти, которые стремятся принять направление в соответствии с осью трудного намагничивания во время ко.манды считывания, принимают снова направление, соответствующее оси легкого намагничивания, и сигналы всегда имеют одну и ту же полярность.

Преимущество структуры, полученной нредлагаемым способом, состоит в том, что поверхность памяти лишена размагничивающих полей в местах точек памяти, поскольку ферромагнитный слой насыщается в одном направлении в промежутке между двумя считываниями. Плотность записи двоичной информации в такой запоминающей структуре, следовательно, выше, чем в обычном ферромагнитном слое памяти.

Если во время операции охлаждения в условиях переменного поля ферромагнитный материал слоя насыщается, то он останется им во время считывания, благодаря местному нагреванию точек памяти даже в отсутствие постоянного магнитного поля или, по крайней

мере, в присутствии ориентирующего поля малой величины.

В варианте примера выполнения описанной запоминаюитей структуры можно не подавать постоянного ХхЕгнитиого ориентирующего поля во время местного нагревания блокируемых точек памяти и во время охлаждения структуры при условии увеличения амплитуды переменного магнитного поля во время первой операции охлаждения после диффузии марганпа в железо-никелевый сплав.

В другом варианте перед стадией самой диффузии можно также нанести марганец и затем сплав железо-никеля в присутствии постоянного магнитного поля, ориентированного по оси легкого намагничивания, нужного для ферромагнитного материала, и охладить наложенные продукты в присутствии этого поля. Комбинированная структура, таким образом, строго определена осью легкого намагничивапия, представляющей минимально возможное угловое рассеяние.

Для осуществления диффузии нужно вновь нагреть полученный таким способом комбинированный слой.

Предмет изобретения

1. Способ выполнения магнитной структуры на тонких пленках, состоящий в нанесении

ферромагнитных слоев на диэлектрическое основание, отличающийся тем, что, с целью реализации электрического считывания информации, на ферромагнитный слой наносят антиферромагнитный слой и проводят термообработку структуры при температуре, превышающей температуру разупорядоченности антиферромагнитного материала, затем охлаждают полученную структуру в переменном магнитном поле до температуры ниже температуры разупорядоченности, проводят нагрев в локализованных центрах структуры до температуры, превышающей температуру разупорядоченности антиферромагнитного материала, и повторное охлаждение в присутствии постоянного магнитного поля, ориентированного по оси легкого намагничивания ферромагнитного материала структуры и насыщающего этот материал.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение проводят под действием ориентирующего магнитного поля.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что амплитуду переменного поля устанавливают достаточной для насыщения ферромагнитного материала полученной магнитной структуры.