Материал: Физика тонких пленок. Современное состояние исследований и технические применения. Т. 6

1.СИСТЕМЫ ПАМЯТИ СО СЧИТЫВАНИЕМ

СРАЗРУШЕНИЕМ ИНФОРМАЦИИ

Восновном интерес к применению многослойных пленок в качестве элементов памяти связан с возможностями увеличения плотности битов или уменьшения сползания. Простейшая пред­ ложенная схема использования многослойной пленки в схеме памяти следующая: два одинаковых бита в виде структур с магнитостатической связью полями рассеяния располагаются на противоположных сторонах ленточной шины и их оси легкого намагничивания перпендикулярны шине. Таким образом, поток

Фиг. 51. Элемент памяти на основе связан­ ных пленок [210].

Вверху записана единица, внизу записан нуль.

замыкается, когда намагниченность находится в своем стабиль­ ном положении. Это имеет то преимущество, что уменьшается собственное размагничивающее поле и поле, действующее на соседний бит. В результате можно усилить сигнал, увеличивая полную толщину [78], увеличить плотность битов [209] и умень­ шить сползание [83], поскольку это явление зависит от поля вдоль легкой оси, антипараллельного намагниченности. Были предложены и более усложненные варианты по существу той же схемы, в которых фигурируют пленки с заостренными краями [210] или с ферритовым кипером [85, 211, 212], «свернутые»- пленки [213], четырехслойные [82] и многопороговые струк­ туры [214].

Было отмечено [9], что главным недостатком схем такого типа является трудность получения одинаковых свойств у верх­ него и нижнего магнитных слоев [215], а также то обстоятель­ ство, что важную роль здесь могут играть краевые эффекты [88]. На фиг. 51 схематически изображен принцип работы подобного устройства на примере структуры с заостренными краями.

Поскольку ползучесть вызвана прежде всего переходами стенка Блоха — стенка Нееля и движением линии Блоха (разд. 11,4), то другой способ ее устранения состоит в использо­ вании обсужденного выше взаимодействия между стенками, чтобы существовали только стенки Нееля. Этот прием имеет и недостаток, упомянутый ранее; он приводит одновременно к уменьшению коэрцитивной силы. Но этот недостаток можно преодолеть, используя комбинацию рассматриваемого эффекта

и дырочной связи, как описано в разд. 11,6 и проиллюстрировано на фиг. 27. Приборы такого типа были предложены для прило­ жений в качестве элементов памяти [9, 156], и, кроме того, для частичного замыкания потока предлагалось использовать по­ добные элементы с ферритовым кипером [167, 216].

Третий способ уменьшения сползания состоит в увеличении коэрцитивной силы за счет связи (обменной или дырочной) со второй ферромагнитной пленкой или за счет связи через обмен­ ную анизотропию. Эти эффекты рассмотрены в разд. II 1,1 и 111,2. Наибольшая трудность создания подобных элементов па­ мяти состоит, вероятно, в обеспечении при производстве полу­ чения контролируемых и воспроизводимых параметров [9].

Предложен ряд других конфигураций с использованием связанных пленок. Такие пленки исследовались в системах па­ мяти типа «вафельница» [217] и был сделан вывод, что в настоя­ щее время эти системы памяти являются экономически выгод­ ными [218]. Многослойная структура в этом случае применяется опять-таки для замыкания магнитного потока.

Наконец отметим, что многоосные связанные пленки, обла­ дая многими состояниями, могут использоваться в системах памяти с несовпадающими токами. Такая возможность приме­ нения была описана Пью [219], но с тех пор, по-видимому, не исследовалась.

2. СИСТЕМЫ ПАМЯТИ СО СЧИТЫВАНИЕМ БЕЗ РАЗРУШЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Используя вместо описанных структур с двумя одинаковыми слоями структуры со слоями, которые имеют сильно различаю­ щиеся анизотропии или коэрцитивные силы, можно осуще­ ствить системы памяти со считыванием без разрушения инфор­ мации. Считывание происходит с мягкой (быстрой) пленки, а жесткая (медленная пленка) практически не возмущается. За­ тем, когда считывающее поле снимается, намагниченность мяг­ кой пленки восстанавливается за счет связи. Такая ситуация может осуществляться связью через поля рассеяния [79—81, 220], дырочной связью [9, 22], обменной связью [169, 221] или ферро-антиферромагнитной связью [9]. Обычно для этого при­ меняются одноосные структуры, т. е. с параллельными легкими -осями обоих слоев, но это не обязательно. Если оси легкого намагничивания мягкой и жесткой пленок ортогональны, жест­ кая пленка может сместить ось мягкой пленки в одно из ее трудных направлений. Тогда, если мягкая пленка опрашивается вдоль трудного направления, сигнал считывания будет асим­ метричным [199, 222]. Во всех этих элементах, за исключением случая обменной анизотропии, новая запись производится по­

дачей импульса, достаточно большого, чтобы переключить жест­ кую пленку.

На фиг. 52 показан остроумный вариант описанных выше способов, в котором используются идентичные пленки, связан­ ные полем рассеяния и расположенные асимметрично относи­ тельно земляных плоскостей. Вследствие возникновения вихревых токов в земляных плоскостях при переключении пленок перемагничивание слоя, ближайшего к пластине, запаздывает. Если приложить достаточно короткий импульс, то «быстрая» считы­ ваемая пленка может переключиться, а «медленная» пленка

памяти не переключится. Затем, как и в описанном выше при­ мере, взаимодействие восстанавливает состояние пленки считы­ вания. Однако в данном случае для записи требуются не более сильные, а лишь более длительные импульсы, чем для считыва­ ния. Этот элемент довольно подробно изучен в [223—225].

Другой родственный подход [226] основан на использовании многих возбуждающих лент или возбуждающих лент, располо­ женных асимметрично относительно земляной плоскости. Тогда одна из пленок оказывается в более сильном поле, чем другая, и действует как пленка считывания. Обычно в такой схеме тре­ буются большие токи записи, чем для считывания.

Тот факт, что одна из пленок в многослойной структуре мо­ жет иметь низкую температуру Кюри или Нееля, в то время как другие слои будут иметь высокие температуру Кюри и на­ магниченность, делает такие структуры потенциально привлека­ тельными для термомагнитной записи. Это представляет особый интерес для систем памяти с выборкой электронным или опти­ ческим лучом. Указанный способ можно использовать и при записи в структурах рассмотренных выше типов, но, вероятно, больший интерес представляет он для магнитооптических си­ стем памяти, где выборка лучом является естественной составной