Канал распространения цилиндрических магнитных доменов

Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл.211 С 11/14 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) КАНАЛ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ДОМЕНОВИзобретение 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 большоечисло изгибов и аппликации располагаются друг к другу под различными углами. Кроме того, данная структура нетехнологична. Известен также канал распростра.нения 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 притягивающаяф) ЦМД сила позиции соответст вующей вершины 2 . Несимметричное расположение дополнительных элементов делает эту структуру нереверсивной и снижает 20 технологичность ее изготовления.Цель изобретения - расширение иповышение надежности канала распространения ЦМД.Поставленная цель достигается тем, 25 что в нем смежные магнитопленочныеаппликации выполнены ) - и Г-образной формы, причем ближайшие доменные магнитопленочные аппликации смещены друг относительно друга на расстояние, большее ширины аппликации.Кро741318 Составитель Ю. Розентальедактор О.Колесникова Техред А.Щепанская Корректор М. Пожо писное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проект ираж б 62ного комитений и открРаушская 3330/8ЦНИИПИ Государственпо делам нэобрет13035, Москва, Жа СССРтнйнаб., д. 4/ме того, угол между короткой и длинной сторонами- и г-образныхаппликаций составляет 45-135 , аоугол между длинными сторонами смежных ). и Г-обраэных аппликаций составляет 1 90На фиг. 1 показаны примеры периодической структуры канала распространения ЦМД; на фиг. 2 - элементы,периодически повторяющиеся в каналераспространения; на фиг. 3 - прохождение ЦМД по каналу распространения; на фиг, 4 - прохождение ЦМДпо каналу распространения при различной стыковке ) - и Г-аппликаций;на фиг. 5 - примеры параллельногорасположения каналов распространенияЦМД; на фиг. 6-14 " примеры прохождения ЦМД по каналу распространениядля различных сочетаний углов междудлинной и короткой стороной (. - иГ-аппликаций; на фиг. 15 - примерысочетаний (. - и Г-аппликаций с различными углами между длинной и короткой стороной; на Фиг. 1 б и 17 - примеры комбинированного канала распространения ЦМД из (. - и Г-аппликаций,Канал 1 распространения ЦМД(фиг. 1) состоит иэ периодическойструктуры магнитопленочных аппликаций 2 ). -образной формы и магнитопленочных аппликаций 3 Г-образнойФормы (Фиг. 2 а и 2 в), нанесенных намагнитоодноосную пленку 4, ) - иГ-аппликации одного периода стыкуются друг с другом по короткой стороне без зазора и без смещения параллельно длинной стороне (фиг.2 а и2 в), каждый период смещен относительно предыдущего, например, параллельно длинной стороне ( -аппликации(фиг, 1 а) или длинной стороне Г -аппликации (фиг. 16) на величину, большую ширины аппликации. Канал можетбыть образован также аппликациями5 (рис. 26) и б (рис. 2 г), формакоторых может быть выражена наложенными друг на друга ). - и Г-образными аппликациями, Магнитные домены7, 8, 9 (фиг. З при различных положениях вектора Н внешнего магнитного поля, вращающегося в плоскостимагнитоодноосной пленки по часовойстрелке, занимают положения, соответствующие намагниченности магнитопленочных аппликаций, Последовательное изменение положенйя вектораЙ вызывает перемещение домена, Приположении вектора Й , показанномна фиг. За, домен 7 занимает позицию 1, домен 8-1", домен 9-1.Приположении вектора , показанномна фиг. Зб, домен 7 переходит из позиции 1 в позицию 1 Р, домен 8 в по-зицию Пф , домен 9 в позицию ППри положении вектора Й показанномна фиг, Зв домен 7 переходит из позиции П в позицию 111", практически совпадающую с позицией 1)", домен8 в позицию 111, домен 9 в поэицию 111 ф . При положении вектораЙу, показанном на фиг. Зг домен 7переходит иэ позиции 111 в позицию1 Ч, домен 8 в позицию 1 Ч , домен9 в позицию 1 Ч", Таким образом, домен за один оборот поля вращения проходит все устойчивые позиции в пределах периода, при возвращении вектора в положение такое же, как нафиг, За, домен 8 перейдет в позицию1, остальные домены в соответствующие положения.Привращении вектора Н противчасовой стрелки (фиг. 4) домены так же проходят последовательно устойчивые положения и продвигаются по каналу. При положении вектора Й, в положении, показанном на фиг, 4 а ифиг, 4 е, домены 10, 11, 12, 13, 14 20 и 15 занимают позиции соответственно1, 1 , 1 , 1 , 1 и 1 (левая частьканала распространения на фиг. 4 а и канал на Фиг. 4 Ек образованыаппликациями, в каждом периоде кор 5 торых к Г-аппликации слева пристыкована-аппликация, периоды стыкуются короткой стороной Г-аппликациик длинной стороне (. -аппликации,правая часть канала на фиг. 4 собразована в каждом периоде пристыков"кой к-аппликации справа Г-аппликации, периоды стыкуются короткойстороной Й-аппликации к длинной стостороне Г-аппликации) . При положениивектора Й, показанном на Фиг. 4 б иФиг. 4 к домен 10 из позиции 1 переходит в позицию П , домен 11 из позиции 1 в позицию 1, домен 12 в позицию О", домен 13 в позицию ",домен 14 из позиции " в позицию)(",домен 15 в позицию И"ф. При положении вектора Йу, показанном нафиг. 4 Ь и 49 , домены 10, 11, 12,13, 14 и 15 занимают соответственнопозиции ш , в, (", а", Юф и ИГ"ф. Приположении вектора Йу, показанном наФиг.4 г и Фиг.4 и, домены 10, 11,12, 13, 14 и 15 занимают позиции,соответственно и, и , ю" и" И фЧ . При положении вектора Йв по О ложении, показанном на фиг. 4 а и 4 ктождественном положению, показанномна Фиг. 4 а и 4 е, домены переходятв следующий период и занимают позиции: домен 10 переходит из позицииЬ в позицию ", домен 11 переходитиз 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 "ф, домен 15 в позицию 1 ф .Таким образом, за один оборот вектора поля Й домены сдвинулись на одинпериод канала распространения. Изсопоставления фиг. 3 - фиг. 4 вид но, что при изменении направлениявращения вектора Н изменяется направление продвижения ЦМД, т. е. происходит реверс продвижения. Соседнее расположение каналов при встречном направлении распространения показано на фиг. 5 а, при параллельном направлении распространения на фиг. 5 ге, 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 1-аппликации встречного направления Соседняя пара каналов антипараллельного распространения может бйть составлена аналогично и смещена относительно первой так, чтобы не было замыкания между-аппликациями по магнитному потоку.При положении вектора, показанном на фиг. 5 о (вектор й вращается по часовой стрелке), домен 16 занимает позицию 1 в канале 1 к, домен 17 позицию 1 в канале)(к, домены 18, 19- занимают позицию соответственно 1 и 1 в канале )к, домены 20 и 21 позиции 1 и 1 в канале Ик домены 22 и 23 позиции 1 и 1 в канале Чк домен 24 позицию 1 в канале йк . При переходе вектора Й в положение, показанное на фиг. 5 б домен 16 переходит в позицию канала , домен 17 в позицию ) канала к, домены 18 и 19 соответственно в позиции ) и Н канала к, домены 20 и 21 соответственно в позиции ) и ) канала йкдомены 22 и 23 соответственно в позиции ( иканала У домен 24 переходит в позициюканала йк. Таким образом, домены движутся вдоль каналов распространения, направления движения показаны тонкими стрелками на фиг. 5 , При последующем положении вектора Чу (фиг. 5 ) домены 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 и 24 переходят соответственно в положения В и Всвоих каналов. На фиг, 5 Ь короткими стрелками показаны направления движения доменов. Соседнее расположение каналов распространения, в которых движения доменов параллельно, могут быть образованы наложением длинной стороны 1" -аппликации одного канала на .-аппликацию соседнего канала. При положении вектора н в положении, показанном на фиг. 5 г, домен 25 занимает позицию 1 в канале 1 к, домен 26 позицию 1 ф в канале 1 , домен 27 позицию 1 в канале 1 к , домен 28 позицию 1 в канале к, домены 29, 30 и 31 соответственно занимают позиции 1, 1 и 1 в канале Иу домен 32 позицию 1 в канале Чн, домен 33 позицию 1 в канале Ик. При положении вектора Н, показанном на фиг. 5 (векторЙ 6 у вращается по часовой стрелке) диоды 25 и 26 переходят соответственно в позициииканала 1 к, домен 27 в позициюканала к , домен 28 в позицию и канала )к, домены 29, 30, 31 переходятв позицию , ," канала Чк, домен 33 в позицию ) канала Чк .Таким образом, домены начали продвижение вдоль каналов распространения,направление продвижения показанона фиг. 5 тонкими стрелками. Припоследующем повороте вектора н в положение, показанное на фиг, 5 е , домены 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32,33 переходят в своих каналах в позиции Ш ,и В" соответственно. На-.правления движения каналов показаныяа фиг. 5 е короткими стрелками. Дальнейшее движение доменов в каналах1 к - Ик аналогично показанному на 20 фиг. 4 для одного канала.Угол между короткой и длиннойсторонойи Г-аппликаций можетсоставлять как менее 90 О, так иболее 90 . Некоторые сочетания для 25 ).,", Г-аппликаций с различными углами показаны на фиг. 15.Для сочетания, когда Г-аппликация 34 ив ,аппликация 35 имеютугол между короткой и длинной сторо ной более 90 (фиг. 150) продвижениедомена поясняется на фиг. б.При вращении вектора йпо часовой стрелке и положении вектора у,показанном на фиг. бс, домен 36 эаЗ 5 нимает позицию 1. При переходе вектора Йу в положени, показанное нафиг. бб домен 36 переходит в пози-.цию векторав положение, показан -ное на фиг. 6, домен 36 переходит 40 в позицию В . При. переходе вектораЙу в положение, показанное нафиг. б , домен 36 занимает позициюПри дальнейшем повороте вектораЙу домен переходит в следующий пере ход и занимает позицию, аналогичнуюпозиции 1 (позиция, занимается доменом после полного оборота вектораК, показаны как 1 на фиг. 6 О).Для случая, когда-аппликация37 имеет угол между длинной и короткой стороной менее 90 о, а Г-аппликация 3 имеет угол, близкий или равный 90 о (фиг. 15 ) канал распространения работает следующим образом(фиг. 7) . При положении вектораЙу, показанном на фиг. 7 адомен 38занимает позицию 1 при положенирвектора Йу, показанном на Фиг. 7 Ю,домен 38 занимает, позицию ) , приположении вектора 6, показанном 6 О на фиг. 7 Ь, домен 38 занимает позицию Ш : при положении вектора Йу,показачном на фиг. 7 г, домен 38 занимает позицию Ф . При дальнейшемвращении вектора Й, когда он эай мет положение такое же, как нафи г. 7 а, домен перейдет в позициюДля случая, когда 1.-аппликации 2 имеет угол, близкий или равный 90 О, а Г-аппликации 39 имеет угол меньше 90 о (Фиг. 15 г), канал распространения работает следующим образомм ( фи г. 8) . При положении вект ора Йу, показ анном н а фи г. 8 а, дамен 40 занимает позицию 1, при положении вектора Йу, показанном на фиг. 86, домен 40 занимает позицию Н , при положении вектора Йу, показанном на Фиг. 8 , домеч 40 з.анимает позицию 1, при положении вектора Йу, показанном на фиг, 8 , домен,40 занимает позицию 1 Ч , При дальнейшем вращении вектора домен 40 перейдет в следующий период канала распространения: когда вектор Йу займет положение такое, как на Фиг, 8 О, домен 40 перейдет в позицию 1Для случая, когда -аппликация 2 имеет угол, близкий или равный 90 о, а Г-аппликация 34 имеет угол больше 90 (фиг.15 д) " канал распространения работает следующим образом (фиг. 9). При положении вектора Йу, показанном на фиг, 9 О, домен 41 занимает позицию 1. Вращаясь по часовой стрелке, векторЙпереходит в положение, показанное на Фиг.9 б домен 41 переходит в позицию Н . Далее когда вектор занимает положение показанное на Фиг. 95, домен 41 займет позицию Ш , При направле" нии вектора Ну в положение, показанном на фиг. 9 г, домен 41 займет позицию й . При дальнейшем вращении вектора Иу, когда положение вектора Йу будет такое, как на фиг,9 а, т.е. вектором Йу будет описана окружность, домен 41 должен перейти в позицию 1Для случая, когда ( -аппликация 37 имеет угол между короткой и длинной сторонами менее 90 О, а Г -аппликация 34 - более 90 (Фиг. 15 и), канал распространения, в каждом периоде которого к Г-аппликации 34 слева пристыкована) -аппликация 37, работает следующим образом (фиг. 10) .При полбжении вектора Йу, показанном на фиг. 10 а, домен 42 занимает позицию 1, при положении вектора Йу (вектор вращается по часовой стрелке), показанном на фиг. 10 б, домен 42 занимает позицию 1 , при положении вектора Йу, показанном на Фиг. 106( домен 42 занимает позицию Ш , при положении вектора Йу, показанном на фиг. 108, домен 42 занимает позициюПри дальнейшем вращении вектора Йу, когда он займет позицию,как на фиг. 10 а, домен 42 перейдет в позицию 1(Для случая, когда . -аппликация 35 имеет угол между длинной и короткой стороной более 90 О, а Г-аппликация 3 - близкий или равный 90о(Фиг. 155), канал распространенияработает следующим образом (фиг.11)При положении вектора Йу, показанном на фиг. 11 а, домен 43 занимаетпозицию 1, при положении вектораНу, показанном на Фиг. 11 б (векторЙу вращается по часовой стрелке),домен 43 займет позицию 1( , при положении вектора Йу, показанном нафиг. 116, домен 43 займет позицию(Н . В дальнейшем при вращении вектора Йу домен будет занимать позицию1 Ч и , аналогично, как описано впредыдущих случаях.Для случая, когда) -аппликация37 имеет угол меньше 90 О, а Г-аппли кация 34 больше 90 (фиг,15 и) и вкаждом периоде к Г-аппликации 34справа пристыкована( -аппликация 37(фиг. 12) канал распространения может работать следующим образом. При О положении вектора Йу (вращающегосяпротив часовой стрелки), показанномна фиг, 120, домен 44 занимает позицию 1, при положении вектора Йу, показанном на фиг. 125, домен 44 позицию Ш, при положении вектора Йув положении, показанном на Фиг, 126, домен 44 занимает позицию Н , Дальнейшее продвижение домена аналогичноописанным случаям.Для случая, когда угол между длинной и короткой стороной - -аппликации 37 и Г-аппликации 39 менее 90о(фиг. 15 е), канал распространения.может быть образован, например, какпоказано на фиг. 13 (для случая,когда длинные стороны аппликаций37 и 39 параллельны, фиг.13 а -13 г; для случая, когда короткие стороны коллинеарны, фиг. 13 а). Каналработает следующим образом. При вра щенки вектора Йу по часовой стрелкепри положении, показанном нафиг. 13 а,домен 45 занимает позицию1, при положении вектора Й, показанном на Фиг, 136( домен 45 занимаетпозицию П , при положении вектора Йу,показанном на Фиг. 136, домен 45 занимает позицию а , при положениивектора Н, показанном на фиг. 13 г,домен 45 занимает позицию 1 Ч . Придальнейшем движении вектора Й, когда он займет положение, как нафиг. 13 а, домен 45 перейдет в позицию 1(практически совпадающую спозицией 1 Ч . Для канала распространения, показанного на Фиг. 13 О, продвижение домена аналогично.Для случая, когда ( -аппликация35 имеет угол между длинной и короткими сторонами более 90 , аГ-аппликация 39 менее 90 О (фиг. 15 ж), ка нал распространения (фиг. 14) работает следующим образом. При вращениивектора Йу, против часовой стрелки,когда он займет положение, показанное на фиг, 14 О, домен 46 находится 65 в позиции 1. При положении вектора50 55 60 65 Ну, показанном на фиг. 14 д, домен 46 переходит в позицию и , при положении вектора Й, показанном на фиг. 146, домен занимает позицию 1 Ц, при положении вектора Й, показанном на фиг. 14 г, домен 46 занимает позицию И , практически совпадающую с позицией Ш . При дальнейшем движении вектора Йу, когда он займет положение, как на фиг. 140, домен 46 перейдет в позицию. На фиг. 14 епока.зан канал распространения, образованный из тех же элементов, только ) -аппликация 35 в пределах периода находится от Г-аппликации 39 слева (фиг. 14 ег справа) .Канал распространения может иметь в периодах более 2-х аппликаций; а стыковка между периодами производится совмещением длинных сторон 1. - и Г-образных аппликаций (фиг. 16) . Работает такой канал распространения следующим образом. При положении вектора Йу, показанном на фиг. 1 бэ, домены 47, 48 и 49 занимают соответственно позиции 1, 1 и 1 " . При положении вектора Йу, Показанном на фиг. 1 бб, домены 47, 48 и 49 занимают соответственно позиции, И и Н". При положении вектора й , показанном на фиг. 166, домены 47, 48 и 49 переходят в позиции И, И и 1 И"ф. При положении вектора Й . показанном на фиг. 1 бг,.домены 47, 28 и 29 занимают соответственно позиции 1 Ч Ви 1 Ч Когда вектор Й, вращаясь по часовой стрелке, снова займет положение, как на фиг, 160, домены переходят на аналогичные позиции в следующем периоде, Это показано на фиг, 16 ц: домен 47 занимает позицию 1", домен 48 позицию 1, домен 49 позицию 1 ф . На фиг. 1 бе показаны составляющие канал распространенияи 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 1. -образную аппликацию 37 с углом между длинной стороной менее 90 , Г-образную аппликацию 39 с углом менее 90 О и Г-образную аппликацию 3 с углом, близким или равным 90 , причем Г-образная аппликация 3 примыкает своей короткой стороной к длинной стороне Г- образной аппликации 39, а следующий период длинной стороной-образной аппликации 37 примыкает к короткой стороне Г-образной аппликации 3 (фиг. 17 г ) . Канал распространения работает следующим образом. При положении вектора н, вращающегося по ча-. совой стрелке, показанном на фиг.170, домен 50 занимает позицию 1, при положении векторайу, показанном на 1 фиг. 176, домен 50 занимает позицию 5 30 15 20 25 30 35 40 45 Ш , при положении вектора Й, показанном на фиг, 176, домен 50 занимает позицию а . Дальнейшее продвижение домена аналогично описанным случаям. Иэ сопоставления фиг. б 17 видно, что угол между длинными сторонами- и Г-образных аппликаций в пределах одного пЕриода может изменяться в пределах (-90 ) в (+90 О), преимущественно параллельное ра"положение,т.е. 0 , а угол между короткой и длинной сторонами- и 1"-образных аппликаций не выходит из пределов 45 -135 , преимущественно 90о так как угол более 135 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 другуи Г-образными аппликациями, не имеют зазоровмежду 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 изобретения1Канал распространения цилиндрических магнитных доменов, содержащий магнитооцноосную пленку, на поверхности которой расположены магнитопленочные аппликации, примыкающие друг к другу о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности канала 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.2. Канал по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, угол между короткой и длинной сторонами 1. - и Г"образных магнитопленочных аппликаций составляет 45-135 ф.3. Канал по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что угол между длинными. сторонами смежных- и Г-образ ных магнитопленочных аппликаций составляет 1 90Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Заявка СШь 9 В 429018,кл. 340-174, 10,02.76.2.ЯМ теап, Оло, ВцИ,Ч . 1 б,110,1974,р . 14 80 ( прототип) .