Способ регистрации цилиндрическихМАгНиТНыХ дОМЕНОВ Советский патент 1981 года по МПК G11C11/14 G11C11/155 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовешо для индикации и детектирования слабых локальных магнитных потоков, в частности потоков цилиндрических магнитных доменов (ЦМД). Известен способ регистрации ЦМД, основанный на измерении гальваномагнитных эффектов Холла и Гаусса в полупроводниковых материалах i. Однако при переходе к регистрации ЦМД микронных и субмикронных размеров в ферритгранатовых структурах этот способ Малоэффективен, поскольку уменьшение геометрических размеров чувствитель ного элемента ведет к пропорциональному уменьшению величины сигнала считыва ния. Кроме того, глубина модуляции энергии, внешнего источника потоком рассеяни ЦМД зависит от хопловской подвижности носителей в датчике, которая падает вследствие относительного увеличения роли поверхности полупроводника и рассеяния носителей на границе, что снижает отношение сигнал/помеха и надежность вьшеления полезного сигнала с датчика |ЦМД. Отрицательное влияние поверхностных эффектов особенно ярко выражено в полупроводаиковых пленочных образцах с относительно развитой поверхностью н повышенной ксмщентрацией структурных дефектов , Наиболее близким к предлагаемому является способ регистрации ЦМД, основанный на измерении ЭДС Холла И/ИЛИ Гаусса в тонких полупроводниковых пленках,-2. Недостатком данного способа является низкое отношение 2-5ДБ полезного сягнала к уровню помехи, наводимой внешними управляющими магнитными полями, а также сравнительно низкая чувствительность 0,2. В/А к слабым магнитным полям ЦМД вследствие рассеяния носителей тока на поверхности пленки и уменьшения подвижности носителей с уменьшением толщины образца.

Цель изобретения - повышение чувст вительносги и отношения сигнал/помеха при регистрации ЦМД.

Указанная цель достигается тем, что

формируют толщинуПолупроводник ОБОЙ

пленки, равную длине волны Де-Бройля неосновных носителей, наносят на полупроводниковую пленку ферромагнитную пленку и поддерживают температуру, которая соответствует глубине модуляции запрещенной зоны полупроводниковой пленки, большей ее теплово энергии.

В тонких пленках полупроводников и полуметаллов, толщина которых сравнима с длиной волны Де-Бройля носителей тока, возможно проявление специфических эффектов, обусловленных квантованием цвижения носителей по нормали к поверхности пленки. Эффект квантования энергетического спектра носителей тока в таких пленках является следствием ограниченности пленки в одном измерении, например, в направлении нормали. При этом проекция квазиимпульса, перпендикулярная плоскости пленки, не определен что следует из соотношения неопределен- ностей Тейзенберга. Поэтому энергия электрона в пленке, так же как и любой другой квазичастицы, определяется продольными проекциями квазиимпульса (в плоскости) и дискретным квантовым числом по нормали. В полупроводниковых пленках квазидискретность спектра носителей тсжа проявляется в осциллирующей зависимости термодинамических, оптических и кинетических характеристик от толщины пленки, причем размерные зависимости удельного сопротивления, магнитосопротивления, постоянной Холла и холловской подвижности претерпевают аномально большой скачок при определенных значениях толщины пленки. Аномальное (квантованное) изменение магнитосопротивления и постоянной Холла может на два порядка превышать их классические значения, что может быть использовано для эффективной регистрации слабых магнитных потоков ЦМД. Степень вырождения неосновных носителей в пленке пропорциснальна напряженности магнитного поля, поэтому предлагаемый способ может быть реализован использованием двухслойной п/1еночной структуры полупроводник-ферромагнетик с высокой магнитной проницаемостью. Последний, насыщаясь полем домена, может рассеивать непосредственно у своей границы значительно более сильное магнитное поле, .чем

поле ЦМД, увеличивая тем самым размерный эффект.

На фиг. 1 изображена конструкция устройства, реализующая предлагаемый способ регистрации ЦМД; на фиг. 2 - вид осцилл5щий выходного сигнала д в зависимости от толщины пленки i/ , кратной длине волны |.е-Бройля .

Устройство для регистрации ЦМД содержит магнитоодноосную пленку 1 с ЦМД 2, на поверхности которой расположен датчик 3 из тонкой полупроводниковой пленки с омическими контактами 4, выполненными из пермаллоя. Датчик 3 выполнен в виде клина с целью обеспечения условия квантования магнитосопротивления в некоторой области. Контакты 4 являются одновременно магнитными усилителями поля рассеяния ЦМД 2 .

При прохождении ЦМД 2 под датчиком 3 магнитосопротивление датчика претерпевает скачок, вследствие чегэ на выходе датчика появляется сигнал &V величина которого зависит от толщины датчика. Эффективность считывания существенно повышается с уменьшением температуры.

Предлагаемьй способ позволяет уверенно регистрировать потоки ЦМД субмикронных, и микронных размеров без их предварительного расширения, повысить чувствительность и уровень выходного сигнала при считывании ЦМД до 2-5 мВ.

Формула изобретения

Способ регистрации цилиндрических магнитных доменов, основанный на измерении ЭДС Холла И/ИЛИ Гаусса в тонких полупроводниковых пленках, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и отношения сигнал помеха, формируют толщину полупроводниковой пленки, равную длине волны ДеБройля неосновных носителей, наносят на полупроводниковую пленку ферромагнитную пленку и поддерживают температуру, которая соответствует глубине модуЛ5щии заттрещенной зоны полупроводниковой пленки, большей ее тепловой энергии

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Боярченков М. А. и др. Магнитные доменные логические н запоминающие устройства. М., Энергия, 1964.

2ЛЕЕ,Trans. .,У.МЛе(8, 1972, № 3, р. 457 (прототип).

Ai