Канал распространения цилиндрических магнитных доменов Советский патент 1980 года по МПК G11C11/14 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в запоминающих устройствах на магнитных доменах.

Известны каналы распространения цилиндрических магнитных доменов (ЦМД), имеющие форму пермаллоевой незамкнутой гексогональной структуры, в виде петли или форму прямой полосы из пермаллоевого материала с дополнительными элементами, создающими притягивающие полюса для реверсивного продвижения доменов. Структура представляет собой линию, изогнутую в дискретных точках таким образом, что она не полностью замкнута, а для фиксации положения домена по крайней мере в двух смежных положениях вектора вращающегося поля на одной стороне между точками сгиба создается притягивающий полюс, а на другой отталкивающий, что создает однонаправленное перемещение домена к следующему изгибу 1.

Однако такая структура имеет большое число изгибов и аппликации располагаются друг к другу под различными углами. Кроме того, данная структура нетехнологична.

Известен также канал распространения ЦМД, представляющий собой ломанную линию пермаллоевого материала с дополнительными пермаллоевыми элементами, расположенными у каждого излома. Эти дополнительные пермаллоевые элементы исключают неоднозначность перемещения ЦМД из одной вершины излома в соседнюю.Один из дополнительных элементов находится вблизи излома с некоторым зазором. От величины этого зазора зависит отталкивающая (или притягивающая) ЦМД сила позиции соответствующей вершины 2.

Несимметричное расположение дополнительных элементов делает эту структуру нереверсивной и снижает 20 технологичность ее изготовления.

Цель изобретения - расширение и повышение надежности канала распространения ЦМД.

Поставленная цель достигается тем, 25 что в нем смежные магнитопленочные аппликации выполнены L- и Г-образной формы,причем ближайшие доменные магнитопленочные аппликации смещены друг относительно друга на расстояние, большее ширины аппликации.Кроме того, угол между короткой и длинной сторонами L - и г-образных аппликаций составляет 45-135 , а угол между длинными сторонами смежных L и Г-обраэных аппликаций составляет 4 ,

На фиг. 1 показаны примеры периодической структуры канала распространения ЦМД; на фиг. 2 - элементы периодически повторяющиеся в канале распространения; на фиг. 3 - прохождение ЦМД по каналу распространения; на фиг, 4 - прохождение ЦМД по каналу распространения при различной стыковке L - и Г-аппликаций; на фиг. 5 - примеры параллельного расположения каналов распространени ЦМД; на фиг. 6-14 - примеры прохождения ЦМД по каналу распространения для различных сочетаний углов между длинной и короткой стороной L - и Г-аппликаций; на фиг. 15 - примеры сочетаний L - и Г-аппликаций с различными углами между длинной и корокой стороной; на фиг. 16 и 17 - примеры комбинированного канала распространения ЦМД из L - и Г-аппликаций.

Канал 1 распространения ЦМД (фиг. 1) состоит из периодической структуры магнитопленочных аппликаций 2 L -образной формы и магнитопленочных аппликаций 3 Г-образной формы {фиг. 2а и 2в), нанесенных на магнитоодноосную пленку 4, L - и Г-аппликации одного периода стыкуются друг с другом по короткой стороне без зазора и без смещения параллельно длинной стороне (фиг.2а и 2в), каждый период смещен относително пред;ыдущего, например, параллельно длинной стороне (L -аппликации (фиг. 1а) или длинной стороне Г-аппликациИ (фиг. 16) на величину, большую ширины аппликации. Канал -может быть образован также аппликациями 5 (рис. 2б) и 6 (рис. 2г), форма которых может быть выражена наложенными друг на друга L - и Г-образными аппликациями. Магнитные домены 7, 8, 9 (фиг. 3J при различных положрниях вектора Н. внешнего магнитного поля, вращающегося в плоскости магнитоодноосной пленки по часовой стрелке, занимают положения, соответствующие намагниченности магнитопленочных аппликаций, Последоват ельное изменение положения вектора Ну вызывает перемещение домена. При положении вектора vTy , показанном на фиг. За, домен 7 занимает позицию 1 , домен 8-1 , домен .При положении вектора Ну, показанномна фиг. Зб, домен 7 переходит из позиции 1 в позицию 11 , домен 8 в позицию и , домен 9 в позицию П . При положении вектора Ну показанном на фиг. Зв домен 7 переходит из позиции и в позицию III, практически совпадающую с позицией 13, люмен

8в позицию III , домен 9 в позицию III . При положении вектора Ну , показанном на фиг. Зг домен 7 переходит из позиции III в позицию IV, домен 8 в позицию IV, домен

9в позицию IV. Таким образом, домен за один оборот поля вращения проходит все устойчивые позиции в пределах периода, при возвращении вектора в положение такое же, как на

фиг. За, домен 8 перейдет в позицию l, остальные домены в соответствующие положения.

Привращении вектора Ну против часовой стрелки (фиг. 4) домены также проходят последовательно устойчивые положения и продвигаютс я по каналу. При положении вектора Ну, в положении, показанном на фиг. 4а и фиг. 4е, домены 10, 11, 12, 13, 14 и 15 занимают позиции соответственно ,1, l , l , l, 1 и (левая часть канала распространения на фиг. 4а-4а и канал на фиг. 4е-4к образованы аппликациями, в каждом периоде которых к Г-аппликации слева пристыкована L -аппликация, периоды стыкуются короткой стороной Г-аппликации к длинной стороне L -аппликации,правая часть канала на фиг. образована в каждом периоде пристыковкой к L -аппликации справа Г-аппликации, периоды стыкуются короткой стороной /-аппликации к длинной йтостороне Г-аппликации). При положении вектора Ну , показанном на фиг. 4(Т и фиг. 4к домен 10 из позиции 1 переходит в позицию 11 , домен 11 из позиции т в позицию II, домен 12 в позицию , домен 13 в позицию И , . домен 14 из позиции I в позицию Ч, домен 15 в позицию И. При положении вектора Ну, показанном на1 фиг. 4Ь и 4-3 , домены 10, 11, 12, 13, 14 и 15 занимают соответственно позиции III , III , |il , «i и Ш. При положении вектора Йу , показанном на фиг.4г и фиг.4и, домены 10, 11, 12, 13, 14 и 15 занимают позиции,соответственно w , iV, IV, и W. При положении вектора у в положении, показанном на фиг. 4 и 4к, тождественном положению, показанном на фиг. 4аи 4е/ домены переходят в следующий период и занимают позиции: домен 10 переходит из позиции W в позицию l, домен 11 переходит из позиции w в позицию (занимаемом ранее на один оборот вектора, показанном на фиг. 4 , доменом 10) домен 12 переходит в позицию i , домен 13 в позицию l, домен 14 в позицию Г, домен 15 в позицию 1 Таким образом, за один оборот вектора поля Ну домены сдвинулись на один период канала распространения. Из сопоставления фиг. 3 - фиг. 4 видно, что при изменении направления

вращения вектора Ну изменяется направление продвижения ЦМД, т.е. происходит реверс продвижения. Соседнее расположение каналов при встречном направлении распространения показано на фиг. 5о-56 , при параллельном направлении распространения на фиг. 5г-5е. Расположение каналов распространения, в крторых движение доменов антипараллельно, для более плотной упаковки может быть образовано наложением длинной стороны Г-аппликации каждого периода одного направления на длинную сторону L-аппликации встречного направления Соседняя пара каналов антипараллельного распространения может быть составлена аналогично и смещена относительно первой так, чтобы не было замыкания между L -аппликациями по магнитному потоку.

При положении , показанном на фиг. 5о (вектор Ну вращается по часовой стрелке), домен 16 занимает позицию 1 в канале 1к, домен 17 позицию 1 в канале 1(к, домены 18, 19занимают позицию соответственно 1 и 1 в канале Шк, домены 20 и 21 позиции 1 и 1 в канале WK , домены 22 и 23 позиции 1 и 1 в канале УК, домен 24 позицию 1 в канале V(K . При переходе вектора Ну в положение, показанное на фиг. 5сГ домен 16 переходит в позицию канала , домен 17 в позицию канала 1к , домены 18 и 19 соответственно в позиции 11 и И канала HI к, домены 20 и 21 соответственно в позиции Ч и и канала WK , домены 22 и 23 соответственно в позиции II и ц канала l, , домен 24 переходит в позицию И канала VK. Таким образом, домены движутся вдоль каналов распространения, направления движения показаны тонкими стрелками на фиг. 5 . JlpH последующем положении вектора Ну (фиг. 5 ) -домены 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 и 24 переходят соответственно в положения Ш и IIIсвоих каналов.

На фиг, 56 короткими стрелками показаны направления движения доменов. Соседнее расположение каналов распространения, в которых движения доменов параллельно, могут быть образованы наложением стороны t -аппликации одного канала на L-аппликацию соседнего канала. При положении вектора Ну в положении, показанном на фиг. 5г, домен 25 занимает позицию 1 в канале 1к, домен

26позицию 1 в канале 1 , домен

27позицию 1 в канале Ч , домен 28 позицию 1 в канале Шк, домены 29, 30 и 31 соответственно занимают позиции 1, l и l .в канале V , домен 32 позицию 1 в канале УК , домен 33 позицию 1 в канале WK. При положении вектора Ну показанном на.

фиг. 5д (вектор4 ьГу вращается по часовой стрелке) диоды 25 и 26 переходят соответственно в позиции И и И канала 1к, домен 27 в позицию i| канала 11и , домен 28 в позицию и канала Шк, домены 29, 30, 31 переходят в позицию II , « ,11 канала VK , домен 33 в позицию 1 канала 1к . Таким образом, домены начали продвижение вдоль каналов распространения,

направление продвижения показано на фиг. 5 тонкими стрелками.при последующем повороте вектора Нув положение, показанное на фиг. 5е , домены 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 переходят в своих каналах в по5 зиции Ш , Ш и III соответственно. На-, правления движения каналов показаны на фиг. 5е короткими стрелками .Дальнейшее движение доменов в каналах IK- Vik аналогично показанному на

0 фиг. 4 для одного канала.

Угол между короткой и длинной стороной L и Г-аппликаций может составлять как менее 90°, так и более 90. Некоторые сочетания для

5 L-, Г-аппликаций с различными углами показаны на фиг. 15.

Для сочетания, когда Г-апплика ция 34 и L- аппликация 35 имеют угол между короткой и длинной сторо0 ной более 90° (фиг. 15а) продвижение домена поясняется на фиг. 6.

При вращении вектора Ну по стрелке и положении вектора Ну, показанном на фиг. ба, домен 36 за5 нимает позицию 1. При переходе векTOpaH vB положение, показанное на фиг. бсУ домен 36 переходит в пози-. цию вектора в положение, показанное на фиг. 6 , домен 36 переходит

0 в позицию W . При переходе вектора Ну в положение, показанное на фиг. 6 , домен 36 занимает позицию IV . При дальнейшем повороте вектора Ну домен переходит в следующий пере5 ход и занимает позицию, аналогичную позиции 1 (позиция, занимается доменом после полного оборота вектора (Ту , показаны как 1 на фиг. 6Q) . Для случая, когда L -аппликация

л 37 имеет угол между длинной и короткой стороной менее 90, а Г-апплик.ация 3 имеет угол, близкий или равный 90 (фиг. 15 ) канал распространения работает следующим образом (фиг. 7). При положении вектора

Ну , показанном на фиг. 7адомен 38 занимает позицию 1 при положение .вектора Ну , показанном на фиг. 7сГ, домен 38 занимает . позицию 11 , при положении вектора Яу показанном

0 на фиг. 7В, домен 38 занимает позицию 111 : при положении вектора Ну, показанном на фиг. 7г, домен 38 занимает позицию tV . При дальнейшем вращении вектора Ну , когда он зай5 мет положение такое же, как на фиг. 7Q, домен перейдет в позицию 1 . Для случая, когда -аппликации 2 имеет угол, близкий.или равный 90, а Г-апппикации39 имеет угол меньше 90(фиг. 15г), канал распространения работает следующим образом (фиг. 8). При положении вектора Ну , показанном на фиг. За, домен 40 занимает позицию 1, при положении вектора Ну , показанном на фиг. ЗсГ, домен 40 занимает позицию Н , при положении вектора Wy, показанном на фиг. 8 , домен 40 з.анимает позицию Ш , при положении вектора HV, показанном на фиг. 8 , домен.40 занимает позицию V . При дальнейшем вращении вектора домен 40 перейдет в . следующий период канала распространения: когда вектор Ну займет положение такое, как на фиг, 8О, домен 40перейдет в позицию 1 . Для случая, когда -аппликация 2 имеет угол, близкий или равный , а Г-аппликация 34 имеет угол больше 90 (фиг,15д)- канал распро странения работает следующим образом (фиг, 9). При положении вектора Ну , показанном на фиг. 9а, домен 41занимает позицию 1. Вращаясь по часовой стрелке, в екторьГу переходи т в положение, показанное на фиг.9б , домен 41 переходит в позицию . Далее кохда вектор занимает положение показанное на фиг. 96, домен 41 займет позицию Ш . При направлении вектора Hv в положение, показанном на фиг. 9г, домен 41 займет позицию W . При дальнейшем вращении вектора Ну/ когда положение вектора Ну будет такое, как на фиг.9а, т.е. вектором н будет описана окружность домен 41 должен перейти в позицию Г Для случая, когда L -аппликация 37 имеет угол между короткой и длин ной сторонами менее 90°, а Г-аппликация 34 - более 90° (фиг. 15и), ка нал распространения, в каждом перио де которого к Г-аппликации 34 слева пристыкованаL -аппликЕЩИя 37, работает следующим образом (фиг. 10).Пр положении вектора Ну, показанном на фиг. 10а, домен 42 занимает позицию 1, при положении вектора Ну (вектор вращается по часовой стрелке), показанном на фиг. , домен 42 зани мает позицию Ц , при положении вектора vTy , показанном на фиг. 106, домен 42 занимает позицию Ш , при положении вектора н, показанном на фиг. 10Ь, домен 42 занимает позицию W При дальнейшем вращении вектора ItTy / когда он займет позицию,как на фиг. Юа, домен 42 перейдет в по зицию l. для случая, когда U -аппликация 35 имеет угол между длинной-и корот кой стороной более 90°, а Г-апплика дия 3 - близкий или равный 90° (фиг. 156), канал распространения работает следующим образом (фиг.11) При положении вектора Ну, показанном на фиг. На, домен 43 занимает позицию 1, при положении вектора Ну , показанном на фиг. (вектор Ну вращается по часовой стрелке), домен 43 займет 110зицию Ч , при положении вектора Ну , показанном на фиг. 116, домен 43 займет позицию W . В дальнейшем при вращении вектора vTy домен будет занимать позицию IV и |, аналогично, как описано в предыдущих случаях. Для случая, когдаL-аппликация 37 имеет угол меньше 90, а Г-аппликация 34 больше 90 (фиг.15и) и в каждом периоде к Г-аппликации 34 справа пристыкованаL-аппликация 37 (фиг. 12) канал распространения может работать следующим образом. При положении вектора Ну (вращгиощегося против часовой стрелки), показанном на фиг, 12Q, домен 44 занимает позицию -1, при положении вектора Ну , показанном на фиг. , .домен 44 позицию Ш , при положении вектора Ну в положении, показанном на фиг. 126, домен 44 занимает позицию . Дальнейшее продвижение домена аналогично описанным случаям. Для случая, когда угол между длинной и короткой стороной L -аппликации 37 и Г-аппликации 39 менее 90 (фиг. 15е), канал распространения, может быть образован, например, как показано на фиг. 13 (для случая, когда длинные стороны аппликаций 37 и 39 параллельны, фиг.13а 13г; для случая, когда короткие стороны коллинеарны. Фиг. ) . Канал работает cлeдyJЮЩим образом. При вращении вектора Ну по часовой стрелке при прложении, показанном на фиг. 13а, домен 45 занима ет позицию 1, при положении вектора Ну , показанном на фиг. , домен 45 занимает позицию U , при положении вектора Ну, показанном на фиг. 13В, домен 45 занимает позицию ш , при положении векторам, показанном на фиг. 13р, домен 45 занимает позицию W При дальнейшем движении вектора Ну, когда он займет положение, как на фиг. 13Q, домен 45 перейдет в позицию l, практически совпадающую с позицией W . Для канала распространения, показанного на фиг. I3g, продвижение домена аналогично. Для случая, когда L -аппликация 35 имеет угол между длинной и короткими сторонами более 90°, аГ-аппликация 39 менее 90 (фиг. 15ж) , канал распространения (фиг. 14) работает следующим образом. При вращении вектора Ну , против часовой стрелки, когда он займет положение, показанное на фиг. 14с, домен 46 находится в позиции 1. При положении вектора

Ну г показанном на фиг. , домен 46 переходит в по зицию и , при положении вектора Ну, показанном на фиг. 14, домен занимает позицию 1Ч , при положении вектора Ну , показанном на фиг. 14г, домен 46 занимает позицию W , практически совпадающую с позицией 11 . При дальнейшем движении вектора Ну, когда он займет положение, как на фиг. 14а, домен 46 перейдет в позицию | . На фиг. 149пока.зав канал распространения, образованный из тех же элементов, только и-аппликацйя 35 в пределах периода находится от Г-аппликации 39 слева (фиг. 14е-14г справа).

Канал распространения может иметь в периодах более 2-х аппликаций, а стыковка между периодами производится совмещением длинных сторон L - и Г-образных аппликаций (фиг. 16). Работает такой канал распространения следующим образом. При положении вектора Ну, показанном на фиг. 16oi, домены 47, 48 и 49 занимают соответственно позиции 1, I и 1 . При положении вектора Иу, Показанном на фиг. 166, домены 47, 48 и 49 занимают соответственно позиции 1 , Н. При положении вектора Ну, показанном на фиг. 166, домены 47, 48 и 49 переходят в позиции , и Ч . При положении вектора Ну , показанном на фиг. 16г,.домены 47, 28 и 29 занимают соответственн о позиции iv , IV и IV Когда вектор Ну , вращаясь по часовой стрелке, снова займет положение, как на фиг. 160, домены переходят на аналогичные позиции в следующем периоде. Это показано на фиг. домен 47 занимает позицию 1, домен 48 позицию 1, домен 49 позицию . На фиг. 16е показаны составляющие канал распространения 1-- и г-образные аппликации и их взаимное положение.

Случай, когда канал распространения в каждом периоде содержит более 2-х различных аппликаций, показан на фиг. 17. Каждый период канала распространения содержит L -образную аппликацию 37 с углом между длинной стороной менее 90°, Г-образную аппликацию 39 с углом менее и Г-образную аппликацию 3 с углом, близким или равным 90°, причем Г-образная аппликация 3 примыкает своей короткой стороной к длинной стороне Гобразной аппликации 39, а следующий период длинной стороной L-образной аппликации 37 примыкает к короткой стороне Г-образной аппликации 3 (фиг. 17г). Канал распространения работает следующим образом. При положении вектора Ну , вращающегося по часовой стрелке, показанном на фиг.17Q домен 50 занимает позицию 1, при положении вектора Ну , показанном,на фиг. 17&, домен 50 занимает позицию

W , при положении вектора Ну, показанном на фиг. 17, домен 50 занимает позицию Щ . Дальнейшее продвижение домена аналогично описанным случаям. Из сопоставления фиг. 6 17 видно, что угол между длинными сторонами L- и Г-образных аппликаций в пределах одного периода может изменяться в пределах (-90) - (+90°) , преимущественно параллельное расположение, т.е. 0°, а угол между корот0кой и длинной сторонами L - и Г-образных аппликаций не выходит из пре делов 45 -135, преимущественно , так как угол более 135° создает недостаточно глубокую потенциальную

5 яму для домена, чтобы перетащить из соседней позиции в угол, а угол менее 45 создает слишком глубокую потенциальную яму и поэтому вытащить домен из нее очень трудно.

0

Каналы распространения, образованные примыкающими друг к другу L- и Г-образными аппликациями, не имеют зазоров между элементами. Это позволяет при изготовлении интег- ральных схем на ЦМД использовать бо5лее дешевые процессы химического травления через маску магнитопленочного слоя при формировании магнитопленочных аппликаций. Для формирования магнитопленочных аппликаций ка0налов распространения ЦМД с зазораMTI между аппликациями существенную трудность представляет сохранение зазоров в необходимых допусках, а для ЦМД диаметром менее 1 мкм дела5ет неприменимым о.бычную фотолитографию, так как зазоры в этом случае менее длины волны видимого света, применение электронной и рентгенолитографии существенно удорожает

0 производство. Предложенная структура канала распространения ЦМД без зазоров позволяет использовать обычную фотолитографию для формирования магнитопленочных аппликаций для ЦМД, что делает изготовление интеграль5ных схем на ЦМД более технологичным.

Формула изобретения

0

1. Канал распространения цилиндрических магнитных доменов, содержащий магнитоодноосную пленку, на поверхности которой расположены магнитопленочные аппликации, примыкающие

5 друг к другу, отличающийс я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности канала распространения цилиндрических магнитных доменов, смежные магнитопленоч0ные аппликации выполнены L- и Г-образной формы, причем ближайшие одноименные магнитопленочные -аппликации смещены друг относительно друга на расстояние, большее ширины апплика5 Ции.

2.Канал по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что, угол между короткой и .цлинной сторонами V, - и Г-образных магиитоппеночных аппликаций составляет 45-135.

3.Канал по п. 1, отличающийся тем, что угол между длинными, сторонами смежных L- и г-образных магнитопленочных аппликаций составляет t 90° .

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе 1, Заявка США № В 429018,

кл. 340-174, 10.02.762.ШМ lech. Disc.BuCB.V . 16,110,1974,

p. 1480 (прототип).

.2

/

v

/:,

I ftjs I

, :/ Г

пч-р--/

;7 Ч 1 г / Р

niln,

г. У

Ж

/

Г /

ft

,

:tf

I /

Г

«

W

f

гг

л/

./fA«vti TH-J

V/ff

а

16

Е

ffl/c

гг

2i,I

б

d

)1

г«.

/

)1

1/«

30,

М

Lfix

Аг

о/

.tL ///к

э/,

3,

Ifljtif«

I

г/

s«

WvJ

r

Ж.

. L:

cil

Iv

f&

гСИД S

SK

i

г

t

J3

ttf

JK

Ч

SK

К

,li«

X

Р«г.

Й

)

Г

r

w

If

fM

г№

. г

L.«

.

дг

./

ш«

33

-Ж. (Ук

пл

.

ffy

О

W

iL да u,.f 4tW t

VP ЭД I ц)й/ ый/ ый/ III ml I ГЧ I . 5

«v

0

Kyt

(5-1

f./0.

V3 f

Myi

И .v$ a 39

391 / M

6 bF °

SI N

35I I hF tJFbl tlFbf hh«kf t f V f га « „ x-ff u,iS

НУ

Ш

/:

ff

Vg

/

rf

-т

у зО И ИМ 4

ч

Ь-v. 1

« г. /

;. / ,59 ft-t Яу