Запоминающий элемент с неразрушающим считыванием инфомрации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 73068 1 С 1 51)5 БРЕТЕНИ ЬСТВ льский институт 7,ч.23, М 5,йства. Тонки 1968, с. 128 ЭЛЕМЕНТ С ТЫВАНИЕМ маг. НЕ- ИНтся к вычислительь использовано для О,4 (Д ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ РИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИД(57) Изобретение относиной технике и может быт. Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения оперативных запоминающих устройств с произвольной выборкой информации.Известен магниторезистивный запоминающий элемент, содержащий два тонких (25 нм) слоя пермаллоя, разделенных тонким (0,5 нм) немагнитным слоем. Элемент прямоугольной формы 1,3 х 100 мкм сформирован из пермаллоя с нулевой магнитострикцией (состав й Ре - 81;19), Считывание информации производится с помощью магниторезистивного эффекта. Величина сигнала с такого элемента при токе считывания 2 мА составляла 10 мВ.Такие элементы сложны для изготовления матрицы элементов не только с точки зрения фотолитографического процесса (ширина линии.1,3 мкм), но и процессе напостроения оперативных запоминающих устройств с произвольной выборкой информации. Цель изобретения - повышение надежности запоминающего элемента. Цель достигается тем, что запоминающий слой 2 выполнен из магнитострикционного ферромагнитного сплава. Величина продольного магниторезистивного эффекта элемента из такого сплава в 5-10 раз выше, чем у сплава с околонулевой магнитострикцией, Это исключает прорастание доменов противоположной намагниченности и искажение информации, В результате запоминающий элемент позволяет хранить информацию без разрушения при многократном отключении питания, 5 ил. пыления, так как оба ферромагнитных слоя должны быть изготовлены с допуском толщины не более 10 А, Жесткие ограничения накладываются и на ток считывания. Таким образом, создание запоминающего устройства на таких элементах является сложной научно-технической проблемой,Наиболее близким к предлагаемому является пленочный запоминающий элемент, который сформирован из относительно тонкой (0,08 - 0,2 мкм) ферромагнитной пленки прямоугольной формы (0,5 х 18 мм). Для считывания информации вдоль длинной оси прикладывалось магнитное поле, а через элемент пропускался ток (75 мА). Величина сигнала не превышала 1 мВ. Повышение величины сигнала.до 3 мВ было достигнуто при дополнительном смещении элемента магнитным полем в направлении, перпендикулярном длинной оси элемента.Однако данный элемент непригоден для построения ЗУ с высокой плотностью, размещения информации (из-за.своих размеров). Недостатками является также малая величина выходного сигнала, большой ток считывания, малые допуски на поля записи и считывания, разрушение информации при отключении питания, Разрушение информации в таких элементах объясняется известным эффектом "сползания доменных границ".Целью изобретения является повышение надежности запоминающего элемента.Поставленная цель достигается тем, что в запоминающем элементе с неразрушающим считыванием информации, содержащем диэлектрическую подложку, запоминающий слой прямоугольной формы, расположенный на поверхности диэлектрической подложки, два проводящих электрода, расположенных на поверхности диэлектрической подложки с перекрытием краев одних сторон запоминающего слоя, диэлектрический слой, расположенный на поверхности запоминающего слоя, две проводящие шины, расположенные над запоминающим слоем изолированно друг от друга перпендикулярно другим сторонам запоминающего слоя, запоминающий слой выполнен из магнитострикционного Ферромагнитного сплава толщиной 30 - 60 нм, шириной 1,5-5 мкм, с отношением ширины к длине 1:5.Использование магнитострикционного сплава (например, пермаллой состава 89;11) объясняется тем, что величина продольного магниторезистивного эффекта элемента из магнитострикционного сплава в 5-10 раз выше, чем у элемента из сплава с околонулевой магнитострикцией (пермаллой 81:19). Толщина элемента должна быть не менее 30 нм, а ширина не мере 1,5 мкм, так как за этими границами теряется устойчивость магнитного состояния элемента. Устойчивое хранение информации в таких элементах невозможно, Если толщина элемента более 60 нм, наблюдается снижение продольного сигнала.На фиг. 1 схематично показан запоминающий элемент, разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг, 3 - осциллограмма сигнала с запоминающего элемента; на фиг, 4 - графин зависимости приведенного сигнала элемента от его ширины для магнитострикционного сплава пермаллой состава 89;11 и сплава состава 81:19 с околонулевой магнитострикцией (толщина элементов 50 нм); на фиг. 5 - временные диаграммы токов записи и выборки в режиме записи (а) и выборки (б). На диэлектрической подложке 1 расположен запоминающий слой 2, который контактирует с двумя проводящими электродами 3, Область перекрытия показана на5 фиг, 2 штриховкой, Над запоминающим слоем 2 расположен изолирующий слой 4. Надизолирующим слоем 4 расположены двепроводящие шины 5 и 7 изолированно другот друга с помощью изолирующего слоя 6.10 Вся конструкция пассивирована защитнымслоем 8, Проводящие шины 5 и 7 расположены перпендикулярно длинной стороне запоминающего элемента, стрелками указанонаправление прохождения тока через шины15 (фиг, 2). Для элементов шириной менее 5 мкмпрлменение сплава 89;11 (фиг. 4) позволяетполучать в 4 - 5 раз большую величину сигналапо сравнению со сплавом 81:19.Выходной сигнал в режиме выборки по 20 казан ниже пунктира, Одно из двух устойчивых состояний элемента принимается за"0". Тогда для записи "1" в элемент, в проводящие шины подаются два полутока, суммарное магнитное действие которых25 приводит к переключению магнитного момента в противоположное состояние. Каждыйполуток в отдельности не может изменитьсостояние элемента, Для выборки информации через элемент пропускается ток считыва 30 ния, а через одну из проводящих шин ток,приводящий к изменению магнитосопротивления элемента, но не переключающего его.Одно из существенных преимуществ такого элемента - это противоположная по 35 лярность сигналов "0" и "1", получаемых привыборке информации (фиг. 4), Это иллюстрируется осциллограммой на фиг. 3. Поддействием поля считывания магнитосопротивление элемента в состоянии "0" умень 40 шается (за "0" принято состояние,отмеченное пунктиром). Под воздействиемтого же поля магнитосопротивление элемента в состоянии "1" увеличивается (ветвьбез, пунктира). Переключение элемента из45 состояния "0" в состояние "1" и обратнопроисходит при превышении управляющимполем коэрцитивной силы элемента,П р и м е р 1. Толщина элемента 35 нм,размеры Зх 150 мкм, состав пермаллояг50 89:11. При токе считывания через элемент 5мА и токе выборки 60 мА величина выходного сигнала достигала 5 мВ,П р и м е р 2. Толщина элемента 40 нм, 55 размеры 4 х 150 мкм, состав пермаллоя287;13, При токе считывания через элемент 5 мА и токе выборке 60 мА величина выходного сигнала составила 3 мА.П р и м е р 3. Толщина элемента 50 нм,размеры Зх 150 мкм, состав пермаллоя281:19, При аналогичных примерам 1 и 2 условиях считывания величина выходного сигнала составила 0,8 мВ.Предлагаемый элемент позволяет хранить информацию без разрушения при многократном отключении питания, В прототипе такое хранение невозможно, так как при этом происходит "прорастание" доменов противоположной намагниченности и искажения информации,Улучшение эксплуатационных характеристик предлагаемого элемента по сравнению с прототипом заключается в следующем: ток считывания в 10-15 раз меньше, а величина сигнала в 5 - 10 раз больше. Формула изобретения Запоминающий элемент с неразрушающим считыванием информации, содержащий диэлектрическую подложку, запоминающий слой прямоугольной формы, расположенный на поверхности диэлектрической подложки, два проводящих электрода, рас положенных на поверхности диэлектрической подложки с перекрытием краев одних сторон запоминающего слоя, диэлектрический слой, расположенный на поверхности запоминающего слоя, две проводящие ши ны, расположенные на поверхности диэлектрического слоя перпендикулярно другим сторонам запоминающего слоя, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности запоминающего элемента, за поминающий слой выполнен из магнитострикционного ферромагнитного сплава толщиной 30-60 нм, шириной 1,5 - 5 мкм, с отношением ширины запоминающего слоя к длине 1:5.81730681 М едактор Ю,С водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1515 ВНИИПИ Го Фиг. 5Составитель В.Никоненко ехред М.Моргентал Корректор С.Пекарь Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5