DE1949147A1 - Magnetschichtdraht fuer Magnetschichtdrahtspeicher - Google Patents

Description

• Magnetechichtdraht für Magnetschichtdrahtspeicher Die Erfindung betrifft einen Magnetschichtdraht für einen Magnetschichtdrahtspeicher zum zerstörungsfreien Lesen und bitweisem Schreiben bei gleichem Wortatrom (NDR/W Betrieb).
• Es ist bekannt, daß der Magnetschichtdrahtspeicher nach seinen physikalischen Eigenschaften ein Dünnfilmspeicher ist. Dünne Magnetschichten eignen sich Wegen ihrer kurzen Schalt zeiten von einigen Nanosekunden besonders gut als Informationsträger für schnelle Speicher. Bin bekannter Magnetschichtdraht besteht aus einem leitenden Draht und einer darauf aufgebrachten dünnen magnetischen Einfachechicht. Diese zeichnet sich durch eine bevorzugte "leichten" Magnetisierungsrichtung und eine senkrecht dazu liegende "schwere" Magnetisierungsrichtung aus. Den beiden antiparallelen .Vorzugslagen der "leichten" Richtung werden die Informationen "O" bzw. i zugeordnet.
• Zum Lesen einer Information sind vertikal zum Magnetdraht Wortleitungen vorgesehen, die ein kurzzeitiges Magnetfeld in der axialen schweren Richtung hervorrufen, wenn durch die Leitungen ein Stromimpuls geschickt wird. Dieses kurzzeitige Magnetfeld bewirkt eine Drehung der Magnetiaierung aus ihrer Ruhelage, wodurch im Magnetdraht ein positiver bzw.
• negativer ß Signalspannungsimpuls induziert wird. Dabei hängt die Polarität davon ab, ob eine i" oder eine 'O" gespeichert ist.
• Bei geeigneter Bemessung des Leseimpulses bewirkt die magnetische Anisqtropie, daß die Magnetisierung nach dessen Verschwinden wieder in ihre ursprüngliche Lager zurückkehrt. Die gespeicherte Information wird infolgedessen nicht zerstort.
• Das Schreiben einer Information geschieht durch gleichzeitiges Anlegen zweier impulsförmiger Magnetfelder, die stark genug sind, die Magnetisierung aus einer in die andere zirkulare Vorzugslage zu kippen. Das eine Magnetfeld-wird durch einen Bitstromimpuls IB durch den Magnetschichtdraht erzeugt, das andere Magnetfeld durch einen Wortsromimpuls Iw durch eine Wortleitung. Bitstrom und Wortstromimpuls zusammen erzeugen ein resultierendes Feld, das oberhalb der Schaltschwelle liegt und somit die Information am entsprechenden Kreuzungspunkt von Magnetdraht und Wortleitung einschreibt.
• Um zerstörungsfrei lesen zu können, muß die Wortfeldstärke beträchtlich unterhalb der Anisotropiefeldstärke liegen. Deshalb sind relativ große BitstrUme zum Einschreiben erforderlich, so daß die Gefahr besteht, mit dem Bitstrom allein die Schaltschwelle zu überschreiten und somit den gesamten Draht umzuschreiben. Als Folge ergibt sich ein kleiner zulässiger Bereich für die Ansteuerströme 13 und IW sowie eine kleine Lesespannung.
• Zur Vermeidung dieser Nachteile können magnetische Mehrfachschichten aus zwei oder mehr austauschgekoppelten Schichten stark unterschiedlicher Anisotropiefeldstärke angewendet werschichten den, die eine gemeinsame Vorzugsrichtung aufweisen. Mehrfach lassen auch bei einer Wortfeldstärke in achwerer Richtung, die größer als die Anisotropiefeldstärke der leichten Schicht bzw. Schichten ist, zerstörungsfreies Leisen zu. Gleichzeitig ist die Besespannung höher und ihre Äbhängigkeit vom Wortstrom geringer als bei Einfachschichten. Dadurch wird-bei NDR/W-Betrieb die zulässige Toleranz der Austeuerströme größer, Gleichzeitig ist NDR/W-Betrieb auch bei relativ kleinen Bit-Strömen möglich, die besonders im Hinblick auf die Integrierung der Elektronik auf der Bitseite vorteilhaft sind.
• Mehrfachschichten haben jedoch verschiedene Nachteile, die hauptsächlich in einer aufwendigen Technologie liegen. Es ist ein großer Vorrichtungsaufwand zur Überwachung und Steuerung der Einzclbeschichtungsprozesse erforderlich. Bei einer Magnetdrahtbeschichtung in einem kontinuielichen DurchlaufprozeSs kann diese tiberwachung und Steuerung sinnvoll nur von eincr magnetischenEndprüfung ausgehend erfolgen. Dadurch ist es schwierig, spezifische Eigenschaften des Endproduktes den einzelnen Prozessen zuzuordnen.
• Es ist Zweck der vorliegenden Erfindung, einen Magnetschichtdraht zu schaffen, welcher die günstigen Schalteigenschaften der beschriebenen magnetischen Mehrfachschichten unter Vermeidung der technologischen Nachteile besitzt.
• Erreicht wird dieser Zweck dadurch, daß die Magnetschicht in Bezug auf ihre magnetischen Eigenschaften insbesondere ihre Anisotropie eine im wesentlichen senkrecht zur Schichtebene ausgebildete Inhomogenität in der Weise besitzt, daß der der Schichtunterlage nächstliegende Bereich der Schicht eine wesentlich größere Anisotropiefeldstärke aufweist als der sich daran anschließende Bereich.
• Die Aufgabe der leichten Schicht bei Mehrfachschichten wird vom oberen Schichtbereich des Drahtes nach der Erfindung übernommen, der eine niedrige Anisotropiefeldstärke beispielsweise 3 bis 4 Oe aufweist. Die Aufgabe der schweren Schicht bei Mehrfachschichten wird vom unteren Schichtbereich des Drahtes nach der Erfindung übernommen. Dieser untere Schichtbereich zeichnet sich durch eine stark erhöhte Ansotropief eidstärke aus.
• Besonders vorteilhaft läßt- sich der Draht nach-der~Erfindung herstellen, wenn die Magnetschicht auf einer nbht magnetischen Unterlage mit merklicher Mikrorauhigkeit aufgebracht wird. Diese Mirorauhigkeit, die bei etwa 0,3 Mikrometer liegen kann, bewirkt zusammen mit elektrochemischen Eigenschaftendes Unterlagenmaterials und des Elektrolyten stark abweichende Plattier bedingungen für den unteren Schichtbereich. Dadurch ergibt sich die genannte erhöhte Anisotropiefeldstärkc-;des unteren Schichtbereichs. Gleichzeitig bewirkt die Mikrorauhigkeit eine hohe Festiglçcit der Schicht gegen Bitstromstörungen.
• Obwohl es prinzipiell möglich ist, eine Magnetschicht mit Vorteilen gemäß der Erfindung unmittelbar auf den Trägerdraht der z.B. aus Kupfer-Beryllium besteht,aufzubringen, kann es vorteilhaft sein, zur Vermeidung einer unerwünschten Beeinflussung der Schichteigenschaften durch die Trägerdraht-oberfläche eine oder mehrere nichtmagnetische Kupferschichten als Zwischenschichten auf den Trägerdraht aufzubringen.
• Es ist besonders vorteilhaft, eine erste einebnende Kupferschicht und darauf eine epitaxisch aufwachsende zweite Kupferschicht auf den Trägerdraht aufzubringen. Diese zweite epitoxisch aufwachsende Kupferschicht kann die geforderte merkliche Mikrorauhigkeit aufweisen und damit die Inhomogenität der Magnetschicht im untersten Schichtbereich bewirken, die dem Magnetschichtdraht nach der Erfindung das Verhalten von Mehrfachschichten verleihen kann.
• Vorzugsweise kann als Trägerdraht ein Kupferberylliumdraht dienen, der eine Stärke von O, 127 Fm aufweisen kann.
• Die Magnetschicht kann aus Nickeleisen bestehen. Es ist aber auch möglich, eine Nickel-Kobalt-Eisenschicht oder eine Nickel-Eisen-Molybdänschicht zu verwenden.
• Um ein. vorteilhaft günstiges Schaltverhalten zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß die Dicke der Magnetschicht etwa zwischen 0,3 und 1,5 Fm liegt. Die Dicke der Magnetschicht bestimmt den Grad der Kopplung zwischen dem leichten und dem schweren Schichtanteil. Bei zu geringer Schichtdicke kann die Austauschkupplung zwischen den beiden Schichtanteilen so stark werden, daß die Magnetisierung im leichten Schichtanteil sich nicht mehr genügend weit gegen die Magnetisierung des schweren Schichtanteils drehen kann und sich dadurch die Schicht wie eine Einzelschicht mit hoher Anisotropiefeldstärke verhält.
• Bei zu großer Schichtdicke kann die Austauschkopplung so gering werden, daß der schwere Schichtanteil nicht mehr vom leichten Schichtanteil geschaltet werden kann. Unter Berücksichtigurig dieses Schichtverhaltens haben sich die oben angegebenen Schicht dicken als zweckmäßig herausgestellt.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert, Es zeigen: Figur 1 eine graphische Darstellung von zwei hesespannungskurven und Figur 2 eine Bitstromkennlinie eines. erfindungsgemäß ausgebildeten Magnetschichtdrahtes.
• Figur 1 zeigt die Leaespannungskurve nach Störungen mit Wortfeldstörimpulsen der Amplitude FIS für einen Magnetschichtdraht mit einer weitgehend homogenen Schicht (Kurve 1) und einen erfindungsgemäßen Magnetschichtdraht mit einer stark inhomogenen Einzelschicht (Kurve 2). Beide Drähte weisen eine-gemessene effektive Anisotropiefeldstärke von ca. 4 Oe auf. Der Draht mit der inhomogenen Einzelschicht ist bis zu wesentlich höheren Wortfeldern lesefest als der Draht mit der homogenen Magnetschicht.
• Figur 2 zeigt die Bitstromkennlinie eines Drahtes nach der Erfindung. Es ist die Besespannung UL über dem Bitstrom 13 aufge.tragen. Das zur Aufzeichnung verwendete Prüfprogramm umfaßt Vorgeschichte, Schreiben, 104 Nachbarstörungen, i04 Besestörungen und Lesen. Der Draht zeigt einen großen Bitstromarbeitsbereich mit IBmaX/IBmin#3.
• 8 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (8)

1. P a't e n t a n s p r ü c h 1. Magnetschichtdraht mit einer Einfachschicht für Magnetschichtdrahtspeicher, insbesondere zum zerstörungsfreien Lesen und bitrzeisen Schreiben bei gleichem Wprtstrom (NDR/W), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Magnetschicht in Bezug auf ihre magnetischen Eigenschaften, insbesonderc auf ihre Anisotropiefeldstärke, eine im wesentlichen senkrecht zur Schichtoberfläche ausgebildete Inhomogenität in der Weise besitzt, daß der der Schichtunterlage nächstliegende Bereich der Schicht eine wesentlich größere Anisotropiefeldstärke aufweist als der sich daran anschließende Bereich.
2. schicht 2. Magnetschichtdraht für Magnetdrahtspeicher, nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Magnetschicht auf einer nichtmagnetischen Unterlage mit einer merklichen Mikrorauhigkeit aufgebracht ist.
3. 3. Magnetschichtdraht für Magnetschichtdrahtspeicher nach Anspruch 1, d a d u r 0 h g e k e n n z e i c h n e t daß eine oder mehrere Kupferschichten als Zwischenschichten auf den Trägerdraht aufgebracht sind.
4. 4. Magnetschichtdraht für Magnetschichtdrahtspeicher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß als Trägerdraht ein Kupfer-Berylliumdraht dient.
5. 5. Magnetschichtdraht für Magnetschichtdrahtspeicher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Magnetschicht aus Nitkel-Eisen gebildet ist.
6. 6. Magnetschichtdraht für Magnetschichtdrahtspeicher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Magnetschicht aus Ni-Fe-Co besteht.
7. 7. Magnet-schicitdraht für Magnetschichtdrahtspeicher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Magnetschicht aus Ni-Pe-Mo besteht.
8. 8. Magnetschichtdraht für Magnetschichtdrahtspeicher nach Anspruch 1, d adu r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Dicke der Magnetschicht zwischen 0,) und 1,5 µm liegt.