Канал распространения цилиндрических магнитных доменов

Канал распространения цилиндрических магнитных доменов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0509.77 (21) 2523270/18-24 (51)M. Кл. 11 С 11/14 с присоединением заявки М9

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень М9 22

Дата опубликования описания 150680 (53) УДК 681. 327. ,6 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Л.С. Ломов и A.È.Þäè÷åâ (71) Заявитель (54) КАНАЛ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ

ДОМЕНОВ

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 cosдает 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 соответст15 вующей вершины (2) .

Несимметричное расположение дополнительных элементов делает эту структуру нереверсивной и снижает

2() технологичность ее изготовления..

Цель изобретения — расширение и повышение надежности канала расггространения 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.Кро741318 ме того, угол между короткой и длинной сторонами L - и г-образных аппликаций составляет 45-135, а о угол между длинными сторонами смежных } и Г-обраэных аппликаций составляет + 90

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 распространения

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 !. — и Г-аппликаций с различными углами между длинной и короткой стороной; на фиг. lб и 17 — примеры комбинированного канала распространения ЦМД из L — и Г-аппликаций, Канал 1 распространения ЦМД (фиг. 1) состоит иэ периодической структуры магнитопленочных аппликаций 2 1 -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 относительно предыдущего, например, параллельно длинной стороне (-аппликации (фиг. la) или длинной стороне Г -аппликации (фиг. 16} на величину, большую ширины аппликации. Канал .может быть образован также аппликациями

5 (рис. 26) и б (рис. 2г), форма которых может быть выражена наложенными друг на друга } — и Г-образными аппликаци ями . Магнит.ные домены

7, 8, 9 (фиг. З при различных положениях вектора Н внешнего магнитного поля, вращающегося в плоскости магнитоодноосной пленки по часовой стрелке, занимают положения, соответствующие намагниченности магнитопленочных аппликаций. Последовательное изменение положенйя вектора

Й вызывает перемещение доменa. .При положении вектора Й„, показанном на фиг. 3а, домен 7 занимает позицию 1, домен 8-1", домен 9-1 .При положении вектора ))у, показанном на фиг. 36, домен 7 переходит из позиции 1 в позицию }!», домен 8 в по- зицию !!, домен 9 в позицию l!

При положении вектора Й„ показанном на фиг. Зв домен 7 переходит из позиции I! в позицию III, практически совпадающую с позицией 1!", домен

8 в позицию III, домен 9 в поэицию III . При положении вектора

Ну показанном на фиг. Зг домен 7 переходит иэ позиции III в позицию

1V, домен 8 в позицию 1V", домен

9 в позицию 1V" 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

1, остальные домены в соответствующие положения.

При вращении вектора Н„ против часовой стрелки (фиг. 4) домены так15 же проходят последовательно устойчивые положения и продвигаются по каналу. При положении вектора Н„, в положении, показанном на фиг. 4а и фиг. 4е, домены 10, 11, 12, 13, 14

2О и 15 занимают позиции соответственно

1, 1, 1, 1, 1 и 1 (левая часть канала распространения на фиг. 4а-4 и канал на фиг. 4Е-4к образованы аппликациями, в каждом периоде кор5 торых к Г-аппликации слева пристыкована L -аппликация, периоды стыкуются короткой стороной Г-аппликации к длинной стороне L -аппликации,правая часть канала на фиг. 4с-4g образована в каждом периоде пристыков-. кой к -аппликации справа Г-аппликацииии, периоды сты куют с я короткой стороной k-аппликации к длинной стостороне Г-аппликации} . При положении вектора Й„, показанном на фиг. 4 и фиг. 4к домен 10 из позиции 1 переходит в позицию И, домен 11 из позиции Т в позицию II, домен 12 в позицию 9", домен 13 в позицию II" домен 14 из позиции I" í позицию}!", домен 15 в позицию (!"". При положении вектора Ну, показанном на фиг. 4Ь и 4;, домены 10 11i 12

13, 14 и 15 занимают соответственно

ПОЗИЦИИ Ш, III, III", III", III» И III»". При положении вектора Йу, показ анном н а

Фиг.4г и фиг.4и, домены 10, 11

12, 13, 14 и 15 занимают позиции,соответственно ы, I÷, !ч", ", !ч" и

1Ч . При положении вектора Й„в по5О ложении, показанном на фиг. 4 и 4к, тождественном положению, показанном на фиг. 4о и 4е, домены переходят в следующий период и занимают позиции: домен 10 переходит из позиции

}Ч в позицию I ", домен 11 переходит из позиции }ч в позицию 1 (занимаемом ранее на один оборот вектора, показанном на фиг. 4, доменом 10) домен 12 переходит в позицию 1"", домен 13 в позицию !", домен 14 в

60 позицию i ", домен 15 в позицию 1»"+

Таким образом, за один оборот вектора поля Й„ домены сдвинулись на один период канала распространения. Из сопоставления фиг. 3 — фиг. 4 вид65 но, что при изменении направления

741318 вращения вектора Н изменяется направление продвижения ЦМД, т. е. происходит реверс продвижения. Соседнее расположение каналов при встречном направлении распространения показано на фиг. 5о-55 при параллельном направлении распространения на фиг. 5r-5е. Расположение каналов распространения, в которых движение доменов антипараллельно, для более плотной упаковки может быть образовано наложением длинной стороны

Г-аппликации каждого периода одного направления на длинную сторону

).-аппликации встречного направления

Соседняя пара каналов антипараллельного распространения может бйть составлена аналогично и смещена относительно первой так, чтобы не было замыкания между I -аппликациями по магнитному потоку.

При положении вектора, показанном на фиг. 5о (вектор Й» вращается по часовой стрелке), домен 16 занимает позицию 1 в канале lк, домен 17 позицию 1 в канале Пк, домены 18, 19занимают позицию соответственно 1 и 1 в канале Нк, домены 20 и 21 позиции 1 и 1 в канале к, домены

22 и 23 позиции 1 и 1 в канале Чк, домен 24 позицию 1 в канале vl . При переходе вектора Й в положение, показанное на фиг. 5б домен 16 переходит в позицию канала, домен 17 в позицию И канала !к, домены 18 и

19 соответственно в позиции II и Н канала Вк, домены 20 и 21 соответственно в позиции ll и Н канала 1»к, домены 22 и 23 соответственно в позиции II и И канала V„, домен 24 переходит в позицию ll канала Ик, Таким образом, домены движутся вдоль каналов распространения, направления движения показаны тонкими стрелками на фиг. 5 . При последующем положении вектора Н> (фиг. 5 ) домены

16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 и 24 переходят соответственно в положения Ш и Ш своих каналов.

На фиг, 5Ь короткими стрелками показаны направления движения доменов. Соседнее расположение каналов распространения, в которых движения доменов параллельно, могут быть образованы наложением длинной стороны ) - аппликации одного канала на

L-аппликацию соседнего канала. При положении вектора и» в положении, показанном на фиг. 5г, домен 25 занимает позицию 1 в канале 1к, домен

26 позицию 1" в канале 1, домен

27 позицию 1 в канале ll домен 28 позицию 1 в канале Шк, домены 29, 30 и 31 соответственно занимают позиции 1, 1 и 1 в канале Ик, домен 32 позицию 1 в канале Чк, домен

33 позицию 1 в канале Ик. При положении вектора Н», показанном на фиг. 5g (векторА й» вращается по часовой стрелке) диоды 25 и 26 переходят соответственно в позиции И и

И канала 1к, домен 27 в позицию

Таким образом, домены начали продвижение вдоль каналов распространения, направление продвижения показано на фиг. 5 тонкими стрелками. При последующем повороте вектора н»в положение, показанное на фиг. 5е домены 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 переходят в своих каналах в позиции Ш, Ф и Ш" соответственно. На-. правления движения .каналов показаны яа фиг. 5е короткими стрелками. Дальнейшее движение доменов в каналах

1 - Ик аналогично показанному на

20 фиг. 4 для одного канала.

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

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

Для сочетания, когда Г-аппликация 34 и ).-.аппликация 35 имеют угол между короткой и длинной сторо30 ной более 90 (фиг. 150 ) продвижение домена поясняется на фиг. б.

При вращении вектора Д„по часовой стрелке и положении вектора Й», показанном на фиг. 6а, домен 36 занимает позицию 1. При переходе вектора Й» в положение, показанное на фиг. бо домен 36 переходит в пози-. цию вектора Ц в положение, показан— ное на фиг. 6, домен 36 переходит

40 в позицию Ш . При переходе вектора

Ну в положение, показанное на фиг. б, домен 36 занимает позицию

При дальнейшем повороте вектора

Й» домен переходит в следующий пере45 ход и занимает позицию, аналогичную позиции 1 (поэиция, занимается доменом после полного оборота вектора

M„, показаны как 1 на фиг. 6a).

Для случая, когда L -anrIJIHKaIJèя

5О 37 имеет угол между длинной и короткой стороной менее 90, а Г-аппликация 3 имеет угол, близкий или равный 90о (фиг. 15 ) канал распространения работает следующим образом (фиг. 7) . При положении вектора

Й», показанном на фиг. 7с1домен 38 занимает позицию 1 при положении вектора Й», показанном на Фиг. 7d, домен 38 занимает, позицию Н, при положении вектора IT> показанном

6О на фиг. 7Ь, домен 38 занимает позицию Ш : при положении вектора Й», показачном на фиг. 7г, домен 38 занимает позицию IY . При дальнейшем вращении вектора Й„, когда он эай65 мет положение такое же, как на

741318 фиг. 7а, домен перейдет в позицию

1(Для случая, когда 1-аппликации

2 имеет угол, близкий или равный

90О, а Г-аппликации 39 имеет угол меньше 90о (фиг. 15r), канал распространения работает следующим образом (фиг. 8) . При положении вектора

Йу, показ анном н а фи г. 8О, дамен

40 занимает позицию 1, при положении вектора Ну, показанном на фиг. 8Ю, домен 40 занимает позицию Н, при положении вектора H v, показанном н а фиг. 8, домеч 40 з.анимает позицию

ill, при положении вектора Йу, показанном на фиг. 8, домен,40 занимает позицию 1Ч . При дальнейшем вращении вектора домен 40 перейдет в следующий период канала распространения: когда вектор Йу займет положение такое, как на фиг, 80, домен

40 перейдет в позицию 1

Для случая, когда -аппликация

2 имеет угол, близкий или равный

90о, а Г-аппликация 34 имеет угол больше 90О (фиг. 15д) - канал распространения работает следующим образом (фиг. 9) . При положении вектора

Ну показанном на фиг. 9о, домен

41 занимает позицию 1. Вращаясь по часовой стрелке, вектор Йупереходит в положение, показанное на Фиг.9б домен 41 переходит в позицию 11 . Далее когда вектор занимает положение показанное на фиг. 95, домен

41 займет позицию Ш . При направлении вектора Ну в положение, показанном на фиг. 9r домен 41 займет позицию IV . При дальнейшем вращении вектора Иу, когда положение вектора

Йу будет такое, как на фиг.9а, т.е. вектором Йу будет описана окружность, домен 41 должен перейти в позицию 1

Для случая, когда L -аппликация

37 имеет угол между короткой и длинной сторонами менее 90О, а 1 -аппликация 34 — более 90 (фиг. 15и), канал распространения, в каждом периоде которого к Г-аппликации 34 слева пристыкована L -аппликация 37, работает следующим образом (фиг. 10) .При полбжении вектора Ну, показанном на фиг. 10а, домен 42 занимает позицию

1, при положении вектора Йу (вектор вращается по часовой стрелке), показанном на фиг. 10д, домен 42 занимает позицию ll при положении вектора Йу, показанном на Фиг. 106( домен 42 занимает позицию 111 при положении вектора Йу, показанном на фиг. 108, домен 42 занимает позицию

При дальнейшем вращении вектора Йу, когда он займет позицию,как на фиг. 10о(, домен 42 перейдет в позицию 1 (Для случая, когда 1 -аппликация

35 имеет угол между длинной и короткой стороной более 90О, а Г-аппликация 3 — близкий или равный 90 о (фиг. 15б), канал распространения работает следующим образом (фиг.11)

При положении вектора Hv показанном на фиг. lla(домен 43 занимает позицию 1, при положении вектора

Ну показанном на фиг. 11б (вектор

Йу вращается по часовой стрелке), домен 43 займет позицию 11, при положении вектора Ну, показанном на фиг. 116, домен 43 займет позицию ill . В дальнейшем при вращении вектора Йу домен будет занимать позицию

lV и l, аналогично, как описано в предыдущих случаях.

Для случая, когда L -аппликация

37 имеет vrouw меньше 90О, а Г-аппли15 кация 34 больше 90 (фиг.15и) и в каждом периоде к Г-аппликации 34 справа пристыкована L -аппликация 37 (фиг. 12) канал распространения может работать следующим образом. При

Щ положении вектора Йу (вращающегося против часовой стрелки), показанном на фиг, 12а, домен 44 занимает позицию 1, при положении вектора Ну, показанном на фиг. 12б, домен 44 позицию 111, при положении вектора Йу в положении. показанном на Фиг. 126, домен 44 занимает позицию 111 . Дальнейше е продв ижен и е домен а ан ало ги чн о описанным случаям.

Для случая, когда угол между длинной и короткой стороной 1- -аппликации 37 и Г-аппликации 39 менее 90 о (фиг. 15e), 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. 13о). Канал работает следующим образом. При враgp щенки вектора 11у по часовой стрелке при положении, показанном на фиг. 13а, домен 45 занимает позицию

1, при положении вектора Ну, показанном на фиг. 136, домен 45 занимает позицию 11, при положении вектора Йу, показанном на фиг. 138, домен 45 занимает позицию 111, при положении вектора Н„, показанном на фиг. 13ã. домен 45 занимает позицию И . При дальнейшем движении вектора Й„, когда он займет положение, как на фиг. 13о, домен 45 перейдет в позицию 1, практически совпадающую с позицией lV . Для канала распространения, показанного на Фиг. 13, продвижение домена аналогично.

Для случая, когда L -аппликация

35 имеет угол между длинной и короткими сторонами более 90, а Г-аппликация 39 менее 9ро (фиг. 15ж), ка60 нал распространения (фиг. 14) работает следующим образом. При вращении вектора Йу, против часовой стрелки, когда он займет положение, показанное на фиг. 14О, домен 46 находится

65 в позиции 1. При положении вектора

741318

55

65

Н», показанном на фиг. 14d, домен

46 переходит в позицию u, при положении вектора H„, показанном на фиг. 146, домен занимает позицию lц, при положении вектора Й», показанном на фиг. 14г, домен 46 занимает позицию И, практически совпадающую с позицией 1Ц . При дальнейшем движении вектора Й», когда он займет положение, как на фиг. 14С1, домен 46 перейдет в позицию 1 . На фиг. 14епока.зан канал распространения, образованный из тех же элементов, только

L-ann v au я 35 в пределах периода находится от Г-аппликации 39 слева (фиг. 148-14г 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 Й», показанном на фиг. 1ба, домены 47, 48 и 49 занимают соответственно позиции 1, 1» и 1 " . При положении вектора Йу, Показанном на фиг. 1бб, домены 47, 48 и 49 занимают соответственно позиции II, ll и

11 ". При положении вектора йу, показанном на фиг. 16Ь, домены 47, 48 и

49 переходят в позиции 111, Nl и ill "+.

При положении вектора Й„. показанном на фиг. 1бг, . домены 47, 28 и 29 занимают соответственно позиции 1у в+и 1Ч% Когда вектор йу, вращаясь по часовой стрелке, снова займет положение, как на фиг. 1бо, домены переходят на аналогичные позиции в следующем периоде. Это показано на фиг, 16ц: домен 47 занимает позицию

1, домен 48 позицию 1"", домен 49 позицию 1»" . На фиг. 1бе показаны составляющие канал распространения 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 90О 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 н», вращающегося по часовой стрелке, показанном на фиг .17Q, домен 50 занимает позицию 1, при положении вектора Ну, показанном на

1фиг. 176, домен 50 занимает позицию

3S

45 при положении вектора й», показанном на фиг. 17Ь, домен 50 занимает позицию ul . Дальнейшее продвижение домена аналогично описанным случаям. Иэ сопоставления фиг. 6

17 видно, что угол между длинными сторонами L — и Г-образных аппликаций в пределах одного пЕриода может изменяться в пределах (-90 ) †(+90О), преимущественно параллельное ра"положение,т.е. 0, а угол между короткой и длинной сторонами L — и 1"-образных аппликаций не выходит из пределов 45 -135, преимущественно 90 о так как угол более 135О сОздает недостаточно глубокую потенциальную яму для домена, чтобы перетащить иэ соседней позиции в угол, а угол менее 45 создает слишком глубокую потенциальную яму и поэтому вытащить домен иэ нее очень трудно.

Каналы распространения, образованные примыкающими друг к другу и Г-образными аппликациями, не имеют зазоров между элементами. Это позволяет при изготовлении интегральных схем на ЦМД использовать более дешевые процессы химического травления через маску магнитопленочного слоя при формировании магнитопленочных аппликаций. Для формирования магнитопленочных аппликаций каналов распространения ЦМД с эазорамп между аппликациями существенную трудность представляет сохранение зазоров в необхоцимых допусках, а для ЦМД диаметром менее 1 мкм делает неприменимым обычную фотолитографию, так как зазоры в этом случае менее длины волны видимого света, применение электронной и рентгенолитографии существенно удорожает производство. Предложенная структура канала распространения ЦМД беэ зазоров пээволяет использовать обычную фотолитографию для формирования магнитопленочных аппликаций для ЦМД, что делает изготовление интегральных схем на ЦМД более технологичным.

Формула из о брет ения

1 ° Канал распространения цилиндрических магнитных доменов, содержащий магнитооцноосную пленку, на поверхности которой расположены магнитопленочные аппликации, примыкающие друг кдругу, о тли ч ающи и с я тем, что, с целью упрощения и повышения н адежности к ан ала распространения цилиндрических магнитных доменов, смежные магнитопленочные аппликации выполнены )- и Г-образной формы, причем ближайшие одноименные магиитопленочные аппликации смещены друг относительно друга на расстояние, бэльшее ширины аппликации.

11

741318

2. Канал по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, угол между короткой и длинной сторонами L - и

Г-образных магнитопленочных аппликаций составляет 45-135 .

3. Канал по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что угол между длинными. сторонами смежных L — и Г-образ ных магнитопленочных аппликаций составляет 90

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка СШл 9 В 429018, кл. 340-174, 10.02.76.

2.ÄM теса. Disc. ВоМ,V . 1б, 110, 1974, р. 1480 (прототип) .

741318

Заказ 3330/8 Тираж б62

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Ю. Розенталь

Редактор О. Колесникова Техред A.Ùåïàícêая Корректор М. Пожо