Устройство для записи информации в память на магнитных вихрях

СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 и, 14 4 9) Я 51)5 С 11 С 11/1 ИЗОБРЕТЕНИЯИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСАНИ д ВТОРСНОМУ ОСУДАРСТ 8 ЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Лонецкий физико- технический институт АН УССР(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ В ПАМЯТЬ НА МАГНИТНЫХ ВИХРЯХ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испо зовано для построения информационных систем сверхбольшой емкости на магнитных вихрях (МВ). Целью изобретения является упрощение устройства и расширение его функциональных возмо ностей путем выполнения считывания магнитных вихрей. Устройство для за писк информации в память на магнитныхвихрях содержит сверхпроводящую пленку 1, в которой выполнен канал продвижения МВ с линиями фиксации (Лф) вихрей 2,2,2. Канал продвижения получен, например, путем многослойнойэпитаксии с промежуточной имплантацией.ионов. Имплантацией создаетсялокальное понижение иараметров порядка параллельных равноудаленных другот друга линий. Поверхность пленки 1содержит клинообразньп желоб 3. Ч-образная токовая шина 4 изолирована ь- слоем диэлектрика 5 толщиной, меньшейдлины когерентности, и образует джозефсоновский контакт со сверхпроводящей пленкой 1. Линия изгиба токовойшины 4 параллельна линиям фиксации.Цепи токов управления, считывания игенерации подключены к генераторампрямоугольных импульсов. 2 ил.Изобретение относится к областивычислительной техники и может бытьиспользовано для построения информационных систем сверхбольшой емкостина магнитных вихрях (МВ),Целью изобретения является упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей путем выполнения считывания магнитных вихрей. 10На фиг, 1 представлен разрез участка продвигающей структуры и генератора вдоль канала продвижения; нафиг, 2 - зависимости от времени токауправления, который продвигает МВ в15канале тока генерации в режиме работы устройства "генерация МВ", пропус"каемого в токовой шине, тока считывания через джозефсоновский туннельный переход в режиме работы "детекти роваяие МВ".Устройство для записи информациив память на магнитных вихрях содержит сверхпроводящую пленку 1, в которой выполнен канал продвижения МВ 25с линиями фиксации (ЛФ) вихрей 2,2,2,Канал продвижения получен, например,путем многослойной эпитаксии с промежуточной имплантацией ионов. Имплантацией создается локальное понижениепараметра порядка параллельных равно/удаленных друг от друга линий (2,2,2 на фяг. 1). Поверхность пленки 1 содержит клинообразный желоб 3. Ч-образная электроиэолированная токоваяшина 4 изолирована слоем изолятора 535толщиной, меньшей длины когерентности,и образует джоэефсоновский контактсо сверхпроводящей пленкой 1, Линияизгиба токовои шины ч. параллельна линиям фиксации. Цепи токов управления,считывания и генерации подключены кгенераторам прямоугольных импульсов,Устройство работает следующим об"разом,45Продвижение МВ. По сверхпроводящейпленке 1 в цепи тока управления пропускают импульс тока. Под действиемего каждый МВ движется от ЛФ, на которой был закреплен, вдоль канала,Направление движения вихря определяет 50ся силой Лоренца и перпендикулярнонаправлению магнитного потока МВ Фои тока управления 1. Длительность импульсов тока управления определяетсярасстоянием 1 между ЛФ и скоростьювихря Ч, После импульса каждый МВоказывается около ЛФ, на которой изакрепляется, сделав, таким образом,один шаг продвижения. В отсутствие тока управления определенная последовательность вихрей, закрепленных на ЛФ, может сохранить сво расположение до тех пор, пока пленка 1 находится в сверхпроводящем состоянии.Генерация МВ. Устройство позволяет генерировать только на ближайшей ко дну желоба ЛФ 2. за один цикл)один МВ. В цепи тока генерации пропускается импульс тока по шине 4 в направлении, перпендикулярном линии изгиба шины. При этом на поверхности желоба в сверхпроводящей пленке рождается .цепочка МВ и зти МВ начинают двигаться вглубь пленки под действием магнитных сил. После импульса все рожденные МВ покидают устройство под действием сил притяжения со своими изображениями на берегах джозефсоновского контакта, кроме единственного МВ, которыи закрепился на ЛФ 2 Импульс тока управления продвигает генерироваяный вихрь с ЛФ 2 к соседней Лф 2 и освобождает ЛФ 2 для генерации следующего вихря,Считывание магнитных вихрей. Устройство позволяет считывать вихри только с ближайшеи ко дну желоба 3 ЛФ 2, Через джозефсоновский переход токовая шина - изолятор - пленка пропускается импульс тока считывания. Если на ЛФ 2 закреплен вихрь, то магнитный поток вихря проникает в джозефсоновский переход и приводит к уменьшению величины критического тока по закону 1 Ф Фгде ф - квант потока; ф - величина потока, проникающего в переход, 1 с - максимальный критический ток через переход в отсутствие магнитного поля, 1 .= 7/ д/2 ейп определяется величиной энергетической щели в сверхпроводнике Ь, нормальным сопротивлением контакта В. и зарядом электрона е. Если величина импульса тока считывания превосходит 1 , но меньше 1, то на джозефсонавском переходе возникает падение напряжения, Если на ЛФ 2 вихря нет, то падение напряжения равно нулю. Измерение этого напряжения при перемещении вихря в канале продвижения позволяет считывать информацию, записанную по принципу "наличие-отсутствие МВ".э141766Допустимые интервалы изменения параметров устройства.Отклонение линии изгиба токовойппФы 4 от направления Лф не должно1превосходить угол - (в радианах),где Х - длина ЛФ. В противном случаеко дну желоба 3 будет приближено сразу несколько ЛФ и считывание информации будет происходить сразу в нескольких ЛФ одновременно.Расстояние между дном желоба иближайшей Лф 2 Ь должно быть больше1/2, где Ь - глубина проникновения 15магнитного поля в сверхпроводящийматериал пленки, характеризует раз"мер МВ.Расстояние между соседними Лф 1больше 1 . Ограничение на величину 202 сверху не существует, но для повышения плотности информации в каналепродвижения и повышения быстродействия устройства 2 нужно уменьшить,Угол раствора желоба не должен2 Ь.превышать величину-- .(в ради 1анах). Длительность импульса тока1 Ь 3 Ь генерации в,н от 2 Ч до 2 - Эти 3 Оусловия обеспечивают контролированную запись на Лф 2 одиночных МВ,Величина тока управления определяется величиной закрепления МВ на Лф,зависит от технологии и для каждогоконкретного типа канала продвижения должна определяться экспериментально.Длительность импульса тока управ 12 ЗХленияот -- до -- . При этом.2 Ч 2 Ч 40 условии за время импульса МВ сместится от одной Лф к соседней.Величина тока генерации приблиСженно равна = Н, Нс - критическое2 н сэ с45поле сверхпроводящего материала пленки.Длительность импульса тока считывания неограничена.Ф Величина тока считывания от 1 да5 1, В каждом конкретном случае эти значения должны определяться экспериментально. П р и м е р.конкретного исполненияНа монокристаллическую подложку из ЯЬзСа (температура сверхпроводящего перехода Тс20,3 К, параметр решет" ки а = 5,171 х 10 8 см) эпитаксиально нанесен слой ИЬ А 1 (Т = 18,55 К, а = 5,187 х 10см) шириной 1 мм и толщиной Ь10 см, длина устройства: несущественна. Лф образованы дислокаРциями несоответствия перехода с регулярной структурой пятен захваченного магнитного потокаРасстояние между Лф 1 = 2 х 10 . см. Сверху на пленку из МЬЗА 1 наносится желоб из того же материала. Ширина желоба 1 мкм, высота до 10 мкм. Токовая шила из ИЬА 1 электроизалирована слоем ЯО толщиной72 х 10 см, толщина токовой шины несущественна. Длительность импульсов тока управления 2 х 10 с (при Ч=1 см/с). Импульс тока генерации имеет величину 15-16 А (при Н с = 100 эрстед), длительность импульса Г, = 10 с. Ток считывания не превосходит 100 мкА. Формула и з о б р е т е н и я Устройство для записи информации в память на магнитных вихрях, содержащее сверхпроводящую пленку, в которой выполнен канал продвижения маг- нитных вихрей, и электронзолированную токовую шину, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей уст" ройства путем выполнения считывания магнитных вихрей, электроизолированная токовая шина выполнена Ч"образной формы, а слой изолятора, разделяющий сверхпроводящую пленку и электроиэолированную токовую шину, выполнен . толщиной, меньшей длины когерентности сверхпроводящего материала пленки.Заказ 331 ПодписноеСССР эводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул ктная,Тираж 488 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 035, Москва, Ж, Раушска