Устройство для записи информации в память на магнитных вихрях

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения информационных систем сверхбольшой емкости на магнитных вихрях (MB). Целью изобретения йвляется упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей путем выполнения считьшания магнитных вихрей. Устройство для записи информации в память на магнитных вихрях содержит сверхпроводящую пленку 1, в которой выполнен канал продвижения MB с л сниями фиксации (ЛФ) вихрей 2,2,2. Канал продвижения получен , например, путем многослойной эпитаксии с промежуточной имплантацией , ионов. Имплантацией создается локальное понижение параметров порядка параллельных равноудалеиньос друг от друга линий. Поверхность пленки 1 содержит клинообразньш желоб 3. V-образная токовая шина 4 изолирована слоем диэлектрика 5 толщиной, меньшей длины когерентности, и образует джозефсоновский контакт со сверхпроводящей пленкой 1. Линия изгиба токовой шины 4 параллельна линиям фиксации. Цепи токов управления, считьтания и генерации подключены к генераторам прямоугольных импульсов. 2 ил. (Л

СОЮЗ СООЕТСКИХ

СОДИА ЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 07.09. 90.Бюл. В 33 (21) 4072964/24-24 (22) 18 .04.86 (71) Лонецкий физико- технический институт АН УССР (72) В.Г. Барьяхтар, А.М. Гришин и А.Ю. Мартынович (53) 681.327.66(088.8) (56) ЖЭТФ, т. 32, 1957, с. 1442.

Патент США И 4186441,кл. 365-2, опублик. 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ В ПАМЯТЬ НА МАГНИТНЫХ ВИХРЯХ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения информационных систем сверхбольшой емкости на магнитных вихрях (МВ). Целью изобретения является упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей путем выполнения считывания магнитных вихрей. Устройство для saÄÄSUÄÄ 1417669 (Я) 5 G 11 С 11/14 писк информации в память на магнитньм вихрях содержит сверхпроводящую пленку 1, в которой выполнен канал продвижения МВ с линиями фиксации (ЛФ) вихрей 2,2,2. Канал продвижения получен, например, путем многослойной эпитаксии с промежуточной имплантацией ионов. Имплантацией создается локальное понижение иараметров порядка параллельных равноудаленных друг . от друга линий. Поверхность пленки 1 содержит клинообразньп1 желоб 3. Ч-образная токовая шина 4 изолирована слоем диэлектрика 5 толщиной, меньшей длины когерентности, и образует джозефсоновский контакт со сверхпроводяф щей пленкой 1. Линия изгиба токовой шины 4 параллельна линиям фиксации.

Цепи токов управления, считывания и генерации подключены к генераторам С прямоугольных импульсов. 2 ил.

1417669

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для построения информационных систем сверхбольшой емкости на магнитных вихрях (ИВ) .

Целью изобретения является упрощеННе устройства и расширение его функциональных возможностей путем выполнения считывания магнитных вихрей. 10

На фиг. 1 представлен разрез участка продвигающей структуры и генератора вдоль канала продвижения; на фиг, 2 - зависимости от времени тока

УпРавлений, KoTopblA продвиъ ает МВ в 15 канале тока генерации в режиме работы устройства "генерация- МВ", пропускаемого в токовой шине, тока считьтвания через джозефсоновский туннельный переход в режиме работы "детекти-20 роваяие МВ".

Устройство для записи информации в память на магнитных вихрях содержит сверхпроводящую пленку 1, в которой выполнен канал продвижения ЙВ 25 с линиями фиксации (ЛФ) вихрей 2,2,2, Канал продвижения получен, например, путем многослойной эпитаксии с промежуточной имплантацией ионов. Имплантацией создается локальное понижение параметра порядка параллельных равно/ удаленных друг от друга линий (2,2,2на фяг. 1). Поверхность пленки 1 содержит клинообразный желоб 3. V-образная электроиэолированная токовая шина А изолирована слоем изолятора 5

35 толщиной, меньшей длины когерентности, и образует джоэефсоновский контакт со сверхпроводящей пленкой 1. Линия изгиба токовои шины 4. параллельна ли 40 ниям фиксации. Цепи токов управления, считывания -и генерации подключены к генераторам прямоугольных импульсов, Устройство работает следующим образом.

„45

Продвижение МВ. По сверхпроводящей пленке 1 в цепи тока управления пропускают импульс тока. Под действием его каждый МВ движется от ЛФ, на которой был закреплен, вдоль канала.Направление движения вихря. определяет50 ся силой Лоренца и перпендикулярно направлению магнитного потока МВ Фо и тока управления Т. Длительность импульсов тока управления определяется расстоянием I между ЛФ и скоростью вихря V. После импульса каждый МВ оказывается около ЛФ, на которой и закрепляется, 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 ИВ. В цепи тока генерации пропускается импульс тока по шине 4 в направлении, перпендикулярном линии изгиба шины. При этом на поверхности желоба в сверхпроводящей пленке рож дается цепочка MB и зти HB 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 MB 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

1гФ Ф где Ф,, — квант потока; Ф - величина потока, проникающего в переход, Ic максимальный критический ток через переход в отсутствие магнитного поля, I ;— - 7/ д/2ейп определяется величиной энергетической щели в сверхпроводнике д, нормальным сопротивлением контакта R „ и зарядом электрона е.

Если величина импульса тока считывания превосходит I,,но меньше I, 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". э

141766

Допустимь(е ннтерваль(изменения параметров устройства.

Отклонение линии изгиба токовой ш(й(ы 4 от направления ЛФ не должно

1 превосходить угол — (в радианах), где Х вЂ” длина ЛФ. В противном случае ко дну желоба 3 будет приближено сразу несколько ЛФ и считывание информа- 10 ции будет происходить сразу в нескольких ЛФ одновременно.

Расстояние между дном желоба и ближайшей ЛФ 2 h.должно быть больше

h/2, где Л вЂ” глубина проникновения 15 магнитного поля в сверхпроводящий материал пленки, характеризует размер МВ.

Расстояние между соседними ЛФ 1 больше . Ограничение на величину 20

2 сверху не существует, но для повышения плотности информации в канале продвижения и повышения быстродействия устройства 2 нужно уменьшить.

Угол раствора желоба не должен

2h. превышать величину 1(— — (в ради1 анах). Длительность импульса тока

1h 3. h генерацHH ((-(((oT 2 + go 2 « ° Эти 30 условия обеспечивают контролирован( ную запись на ЛФ 2 одиночных МВ.

Величина тока управления определяется величиной закрепления МВ на ЛФ, зависит от технологии и для каждого конкретного типа канала продвижения должна определяться экспериментально.

Длительность импульса тока управ1 (3 1 ления от — — до — — . При этом

2 Ч 2.V 40 условии за время импульса МВ сместится от одной ЛФ к соседней.

Величина тока генерации приблиС женно равна = Н, Н с — критическое с с

45 поле сверхпроводящего материала пленки.

Длительность импульса тока считывания неограничена.

Величина тока считывания от I да

I . В каждом конкретном случае эти значения должны определяться экспериментально.

Пример.конкретного исполнения °

На монокристаллическую подложку из

Nb>Ga (температура сверхпроводящего перехода Тс 20,3 К, параметр решетки а = 5 171х10 8 см) эпитаксиально нанесен слой ИЬ А1 (Т = 18,55К, а 5,187х10 см) шириной 1 мм и тол-5 щиной Ь 10 см, длина устройства: несущественна. ЛФ образованы дислокациями несоответствия перехода с регулярной структурой пятен захваченного магнитного потока ° Расстояние между

ЛФ 7. = 2х10 - см. Сверху на пленку из

Nb3A1 наносится желоб из того же материала. Ширина желоба 1 мкм, высота до

10 мкм. Токовая шила из Nb< Al электроизолирована слоем SiO толщиной

2х10 см, толщина токовой шины несущественна. Длительность ((((пульсов тока управления 2х10 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 функциональнъ(х 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, вь(полнен . толщиной, меньшей длины когерентности сверхпроводящего материала пленки.

14116Ь9

Аии1

Составитель И. Розенталь

Редактор Н. Каменская Техред И.Ходанич Корректор Л. Пилипенко

Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 3319

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4