книги из ГПНТБ / Аналоговые запоминающие и адаптивные элементы

В плоских пленках с разомкнутым магиитопроводом условия зародышеобразования легче выполняются на краях пленочных пятен. При достижении внешним полем величины, близкой к ко­ эрцитивной силе Нс, эти краевые домены прорастают с противо­ положных краев до последующего слияния. Перемагничивание обычно завершается движением стенок в направлении трудной

В соответствии с теорией импульсного перемагничивания ско­ рость движения стенок v пропорциональна давлению стенок 2JS(H—Hw) и обратно пропорциональна их «трению», т. е.

коэффициент потерь, учитывающий потери на спиновую релак­

где с? —среднее расстояние, проходимое стенкой за время пере­ магничивания.

Таким образом, воздействуя на насыщенную пленку серией импульсов поля H>HW с длительностью, меньшей времени пол­ ного перемагничивания, можно получить в принципе любую промежуточную доменную конфигурацию, характеризуемую значением остаточного потока — Фв^Ф'ост + Фв-

постоянным и независимым от величины внешнего поля. Обычно такими центрами являются краевые зародышеобразования. В случае зависимости числа зародышей обратной намагничен­ ности от внешнего поля процесс перемагничивания может про­ текать на несколько порядков быстрее, чем это следует из формулы (1-33), из-за лавинообразного процесса слияния гра­ ниц вновь образующихся и растущих от краев зародышей. Та­ кой лавинообразный процесс может полностью нарушить моно­ тонность характеристики вход — выход элемента. Поэтому для

71

использования в адаптивных элементах следует выбирать плен­ ки с критическим полем зародышеобразования HN>HW. По­ скольку зародышеобразование связано с некогерентным враще­ нием, то требование HN~>HW в конечном итоге сводится к ре­ комендации использовать неинверсные пленки с Нь_>Нс, где Ни — поле анизотропии, Нс — коэрцитивная сила пленки. В на­ чальном состоянии подразумевается априорное существование желаемых доменных стенок, обычно возникающих вследствие краевых эффектов.

Краевая зона плоских ТМП с разомкнутым магнитопроводом является особенно благоприятной для зародышеобразова­ ния. Локальное размагничивающее поле для однородно намаг­

чалось, может служить, с одной стороны, источником управляе­ мого (информационного) зародышеобразования, а с другой — неуправляемого (ненужного, вредного) зародышеобразования обратных доменов. При неудачно выбранной геометрии элемен­ тов, а также из-за низких значений порогов . сползания домен­ ных стенок эта зона может стать главной причиной разрушения полезной информации. Основными средствами для уменьшения влияния краевой зоны на стабильность хранения информации

и магнитно-связанных ТМП, а также цилиндрических ТМП с за­ мыканием магнитного потока;

3) контроль коэрцитивное™ доменных стенок посредством специальных технологических приемов [Л. 155].

На рис. 1-30 показано движение доменных стенок в длинном узком ферромагнитном канале (рис. 1-30,а) и круглой пленке

пленке при воздействии поля вдоль ОЛН происходит вначале встречное прорастание «обратных» доменов до слияния, а затем боковое движение стенок вдоль оси трудного намагничивания (ОТН) пленки. На краях круглой пленки всегда существует множество «обратных» доменов, число которых не удается кон­ тролировать. Пороговые характеристики круглых пленок не удовлетворяют условиям матричной выборки элемента, а ха­ рактеристики адаптации часто неоднозначны. Исследования, проведенные с круглыми ТМП, тем не менее показали, что прин­ ципиально возможно реализовать тонкопленочные АЭ в виде

72

твердотельной матрицы с неразрушающим считыванием «содер­ жания» веса [Л. 165].

Для достижения однородного и однонаправленного продви­ жения доменной верхушки в ТМП Сакураи {Л. 166] впервые применил пленку в виде сильно вытянутого канала. Элемент Сакураи изображен на рис. 1-31. Элемент представляет собой четырехслойную конструкцию. На стекло для лучшей адгезии последующих слоев нанесен слой окиси кремния толщиной око­ ло 1 мкм. На слой окиси кремния напылен подслой алюминия так, что на поверхности окиси кремния образуются узкие про­ межутки канальной формы размерами 4,0X0,25 мм. Затем

73

На рис. 1-33 приведены характеристики продвижения домен­ ной стенки в низкокоэрцитивном канале длиной 12 мм для раз­

но). Элемент имеет до 500 устойчивых состояний при хорошей линейности характеристик. Элемент Сакураи относительно сло­ жен и рассчитан на использование в элементах аналоговой па­ мяти, в связи с чем главной целью исследований было дости­ жение приемлемой линейности накопительных характеристик.

Требованиям применения тонкопленочных АЭ в адаптивных устройствах в большой степени отвечает конструкция АЭ, пред­ ложенная В . А. Гостевым [Л. 167]. Элемент представляет собой тонкую пленку / (рис. 1-34,а) сильно вытянутой формы, нане­ сенную на немагнитную непроводящую подложку 2, например стеклянную пластину. На противоположной стороне подложки, непосредственно под ферромагнитным каналом, размещен про­ водник возбуждения 3. Проводники 4, создающие поле продви­ жения стенки, смещены к одному из концов канала. Цель такой конструкции—обеспечить однонаправленное продвижение стенки вдоль канала при перемагничивании последнего. Как показал эксперимент [Л. 167], стенка обратного домена 5, зародившись на краю канала под шинами продвижения, продвигается в не­ однородном поле вдоль канала лишь под участком, охваченным шинами. Встречного движения обратных доменов с противопо­ ложных концов канала не происходит. Типовые размеры канала 6,0X2,0X0,00015 мм.

Конструкция, приведенная на рис. 1-34,а, может быть легко трансформирована в конструкцию, объединяющую в одном тон­ копленочном канале два адаптивных элемента. На рис. 1-34,6 изображены два АЭ, выполненные на одной ферромагнитной пленке. Оба элемента имеют общую шину возбуждения и инди­ видуальные продвигающие шины. Продвижение доменной вер­ хушки имеет место лишь при совместном действии двух полей: поля возбуждения и поля продвижения. Это обстоятельство по-

74

Я?

нератор 5, который, кроме того, осуществляет синхронизацию ге­ нератора / и запуск развертки осциллографа 8. В результате на экране осциллографа можно визуально наблюдать и фотогра­ фировать ступенчатую кривую, характеризующую собой зависи­ мость выходного сигнала от числа импульсов записи. В дальней­ шем эту зависимость будем называть характеристикой накопле­ ния. Каждая ступенька этой характеристики соответствует опре­ деленному уровню остаточного потока Ф 0 с т - На рис. 1-36 показа­ ны фотографии выходного напряжения адаптивного элемента по

в отсутствие тока еще не происходит разрушения уровня оста­

Магнитные пленки вначале насыщались установочным им­ пульсом с генератора 6, а затем каждым импульсом поля Я л переключались в новые состояния. Через 150—200 импульсов записи вновь поступал установочный импульс и режим периоди­ чески повторялся. Ток возбуждения действовал на пленки непре­ рывно.

Как видно из рис. 1-37, все кривые семейства есч(п, / л ) не­ линейны. Порядок нижеприведенных факторов определяет сте­ пень их влияния на нелинейность кривых. Первый фактор — большое число стенок и зародышей обратной намагниченности, возникающих в момент действия первых импульсов записи после насыщения в обратном направлении. Второй — плавное увеличе­ ние порогового поля движения стенок по мере приближения к состоянию насыщения. Это, в частности, связано с тем, что здесь размагниченное состояние энергетически выгоднее, нежели насыщенное. Третий фактор связан с неоднородностью поля полосковой шины возбуждения, которое спадает у краев шины. Он вступает в силу при боковом движении доменных стенок параллельно легкой оси пленки.

На рис. 1-38 приведены накопительные характеристики АЭ по схеме рис. 1-34, снятые для различных длительностей импуль­ сов продвигающих токов / л . Как следует из рисунка, накопле-

76

Рис. 1-35. Схема испытаний адаптивных элементов на п. лоских ТМП.

77

78

79

80