Устройство для считывания цилиндрических магнитных доменов Советский патент 1980 года по МПК G11C11/00 G11C11/14 G11C11/155 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при построении запоминающих устройств на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД).

Известно устройство для считывания ЦМД, содержащее магнитоодноосную пленку с ЦМД, на поверхности которой расположен полупроводниковый латчик Холла ,

Недостатком устройства является малый выходной сигнал.

Наиболее близким техническим решением к аанному изобретению является устройство для считывания ЦМД, которое содержит магнитоодноосную пленку с ЦМД, на поверхности которой расположен пленочный полупроводниковый магниторезистор с контактными выводами 2.

В известном устройстве полупроводниковый магниторезистор выполнен из антимонир.а индия с низкой концентрацией носителей. Как известно, антимонид индия имеет одно из самых высоких значений подвижности носителей, и датчики на его основе

позволяют получить сигналы считывания с амплитудой до 7 - 10 мВ. Однако, при

проектировании датчиков для считывания доменов микронных и субмикронных размеров приходится резко уменьшать их геометрические размеры, в том числе и толщину, что приводит к резкому снижению подвижности носителей и выделяемой датчиком .мощности на усилители считывания, что ведет к снижению точности считывания

ЦМД известным устройством.

Целью изобретения является повышение точности считывания за счет увеличения отношения сигнал/помеха.

15

Поставленная цель достигается тем, что устройство для считывания ЦМД содержит изолирующий слой и ферромагнитную пленку с высокой магнитной проницаемостью, магнитосвязанную через изолирующий слой

20 с пленочным полупроводниковым магниторезистором, причем ось легкого намагничивания ферромагнитной пленки с высокой магнитной проницаемостью расположена перпендикулярно вектору плотности тока в пленочном полупроводниковом магниторезисторе. На чертеже изображена конструкция устройства для считывания ЦМД, выполненного согласно данному изобретению. Устройство для считывания ЦМД содержит маг1|итоодноосную пленку 1 с ЦМД 2, на поверхности которой расположен пленочный полупроводниковый магниторезистор 3 с контактными выводами 4. Ферромагнитная пленка 5 с высокой магнитной проницаемостью магнитосвязана с пленочным полупроводниковым магниторезистором 3 и отделена от него изолирующим слоем 6. Работа предложенного устройства происходит следующим образом. В момент прохождения ЦМД 2 под магниторезистором 3 его нормальная компонента вызывает изменение сопротивления магниторезистора, а радиальная компонента поля рассеяния ЦМД (в плоскости пластины) переключает (перемагничивает) ферромагнитную пленку 5 в направлении оси трудного намагничивания. За счет высокой магнитной проницаемости, большей 10 -|-, пленка, насыщаясь слабым полем домена, рассеивает непосредственно у своего торца индукцию порядка Ю Гс. Расчет показывает, что нормальная компонента этой индукции В усредненная по толщине полупроводниковой пленки (2 - 3 мкм), составляет величину 300 - 600 Гс, т. е. в 4 - 9 раз превышает собственно поле ЦМД. В этом случае ЭДС Холла возрастет пропорционально этой величине. В отсутствие ЦМД поле анизотропии вернет намагниченность в прежнее положение до прихода к устройству следующего домена. Изолирующий слой 6 в данном режиме работы устройства предотвращает шунтирование высокоомного магниторезистора низкоомной ферромагнитной пленкой. В режиме работы в условиях возбужденного в магниторезисторе 3 циклотронного резонанса, частота которого в данном случае определяется полем рассеяния ферромагнитного затвора, изменение электропроводности будет обусловлено обычным магниторезистивным эффектом, которое в 4 - 9 раз больше при наличии слоя б, и изменением с лектрического сопротивления за счет магниторезистивного эффекта. Как известно, эффект изменения сопротивления в условиях циклотронного резонанса особенно велик в полупроводнике с низкой концентрацией носителей, поэтому, подавая на ферромагнитную пленку 5 постоянное положительное или отрицательное смещение (в зависимости от типа проводимости полупроводниковой пленки) , можно сильно обеднить или скомпенсировать концентрацию носителей в зоне проводимости, тем самым увеличивая в 3 - 5 раз магниторезистмвный эффект. Таким образом, уровень выходного сигнала А UBJ. в принципе можно увеличить более чем на порядок, а КПД - на два порядка по сравнению с этими величинами в известных устройствах. Предложенное устройство может работать в следующих режимах: обычного эффекта магнитосопротивления, эффекта магнитосопротивления в условиях циклотронного резонанса и эффекта гальваномагнитного резонанса в момент возбуждения в ферромагнитной пленке ферромагнитного резонанса. Последний эффект будет иметь место, если к контактным выводам 4 подвести высокочастотную электромагнитную мощность частотой со , равной частоте ферромагнитного резонанса в магнитной нленке 0)0 (H ,), где V - гиромагнитное отношение, 4лМ - намагниченность насыщения ферромагнитной пленки, Н - поле ЦМД, -:- поле анизотропии ферромагнитной пленки. В момент прохождения ЦМД вблизи устройства в ферромагнитной пленке возбудится ферромагнитный резонанс и при отсутствии затухания вся электромагнитная энергия магниторезистора поглотится ферромагнитной пленкой, что эквивалентно резонансному изменению электропроводности полупроводника. Суммарное действие описанных эффектов приведет к аномальному резонансному изменению напряжения на контактах устройства, которое в десятки раз превышает данную величину в обычных датчиках Холла и магниторезисторах. Помехоустойчивость устройства обеспечивается выбором материала ферромагнитной пленки с коэрцитивной силой, меньшей поля рассеяния ЦМД, но большей внешних магнитных полей управления. Предложениое устройство может быть изготовлено обычными методами микроэлектронной технологии и будет особенно эффективным для индикации и детектирования доменов микронных и субмикронных размеров. Формула изобретения Устройство для считывания цилиндрических магнитных доменов, содержащее магнитоодноосную пленку с цилиндрическими магнитными доменами, на поверхности которой расположен пленочный полупроводниковый магниторезистор с контактными выводами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности считывания за счет увеличения отношения сигнал/помеха, оно содержит изолирующий слой и ферромагнитную пленку с высокой магнитной проницаемостью магнитосвязанную через изолирующий слой с пленочным полупроводниковым магниторезистором, причем ось легкого намагничивания ферромагнитной пленки с высокой магнитной проницаемостью расположена перпендикулярно вектору плотности тока в пленочном полупроводниковом магниторезисторе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.ТИИЭР, т. 61, JVfo 1, 1973, с. 45 - 53.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 484560, кл. G 11 С 7/00, 14.06.74 (прототип) .

1и) и}а