Brevet FR2135352A1 — publié le 19721215

La présente invention concerne un agencement magnétique comprenant une couche de matière magnétique dans laquelle peuvent se propager des domaines d'aimantation à parois uniques et une structure d'éléments propre à déterminer tin canal tra-5 vaillant en réponse à un champ magnétique dont l'orientation dans le plan de la couche varie périodiquement afin de faire avancer des domaines le long du canal pour chaque période dudit champ magnétique. On sait qu'un domaine d'aimantation à paroi unique 10 est un domaine d'aimentation propre à se déplacer dans une une couche de matière magnétique convenable et entouré par une paroi unique qui se ferme sur elle-même dans le plan de cette couche. Les montages de propagation destinés à déplacer de 15 tels domaines sont conçus pour produire des champs magnétiques ayant une forme géométrique déterminée par la couche dans laquelle se propagent les domaines d'aimantation. La plupart des matières dans lesquelles se propagent les domaines d'aimantation sont caractérisées par une direction d'aimantation préfé-20 rentielle, pour tout usage pratique, normale au plan de la couche. Le domaine d'aimantation constitue en conséquence un domaine d'aimentation inverse qui peut être considéré comme un dipôle orienté transversalement, plus particulièrement normalement au plan de la couche. Par conséquent, le déplacement d'un 25 domaine est assuré en établissant un champ magnétique d'attraction perpendiculaire à la couche et en une position localisée qui se trouve décalée de la position occupée par le domaine. Une succession de tels champs magnétiques provoque le déplacement successif d'un domaine d'aimantation. 30 Dans ton agencement de propagation qui se trouve dé crit dans le brevet américain 3.460.116, une structure de conducteurs électriques formant des boucles engendrent les champs magnétiques requis lorsqu'ils reçoivent des impulsions de l'extérieur. Les boucles sont interconnectées et excitées - 35 en trois phases afin de travailler en registre à décalage. Un autre agencement, décrit dans le brevet américain 3.534.347, comprend une structure répétitive d'éléments en matière magnétique douce pratiquement adjacents à la surface 72 16253 2 2135352 d'une couche dans laquelle se propagent les domaines à parois uniques.Une structure de rainures formées à la surface de la couche peut également être utilisée. En réponse à un champ magnétique dont l'orientation varie dans le plan de la couche, 5 se trouvent engendrées des configurations polaires variables dans les éléments. Ceux-ci sont agencés en sorte de déplacer des domaines d'aimentation le long d'un trajet sélectionné dans la couche à mesure que varie l'orientation du chanro magnétique. La structure familière en té et barrp (ou Y-barre)répond 10 à un champ magnétique tournant afin de déplacer les domaines. Un tel agencement permet de réaliser dés densités d'emmagasinage très élevées. Par exemple, il est courant d'obtenir des structures ayant des périodes de l'ordre de 16,32 microns, mais on a cependant réalisé des structures ayant des 15 périodes de l'ordre de 7,62 microns, et des structures ayant des périodes de l'ordre de 2,54 microns sont possibles. Des densités d'emmagasinage de l'ordre de 300.000 à 1 ou 2 millions de bits par centimètre carré sont sans doute réalisables. Malheureusement, plus la densité d'emmagasinage est élevée, 20 plus petits sont les éléments de la structure et plus petits / sont les domaines d'aimantation qui se trouvent propagés. Le problème qui se présente alors provient du fait que plus les domaines sont petits, plus il est difficile de les détecter, particulièrement les domaines qui se déplacent à des vi-25 tesses relativement élevées. De plus, des courbes dans les canaux déterminés par les structures magnétiques ont habituellement une forme géométrique qui produit une réduction de "la distance qui sépare les domaines adjacents, ce qui conduit à des interactions indésirables. En conséquence, les courbes 30 présentent des marges de fonctionnement plus faibles que les sections rectilignes du canal. L'invention apporte une solution au problème évoqué ci-dessus. Elle a pour objet un agencement magnétique dans lequel plusieurs éléments de la structure agissent •■en sorte 35 de dilater d'abord et de contracter ensuite" dés domaines d'aimantation qui se propagent le long du canal afin de détecter entre autres la présence et l'absence de domaines d'aimantation oii d.'ajuster la longueur du trajet que parcourra, un 72 16253 3 2135352 domaine d'aimantation. Cet agencement élimine également les restrictions qui affectent les sections curvilignes du canal et la réalisation d'un détecteur. L'invention va être décrite plus amplement dans la 5 description qui suit, faite en se référant aux dessins joints sur lesquels : la figure 1 est un schéma d'un exemple d'agencement de propagation de domaines selon l'invention ; les figures 2 à 5 illustrent schématiquement des parties de 10 1'agencement 'de la figure 1 ; les figures 6 et 7 illustrent schématiquement des parties d'autres formes de réalisation d'agencements selon l'invention. L'invention est "basée sur le fait que plus un domaine d'aimantation est grand, plus il est facile de le détecter 15 et sur le fait qu'une structure magnétique peut être modifiée pour agrandir ou dilater un domaine en une position prescrite pendant la propagation sous l'effet d'un champ magnétique. Dans une forme de réalisation, une structure magnétique qui présente des configurations polaires variables en réponse à 20 tin champ magnétique tournant dans le plan de la couche se trouve modifiée en sorte de présenter une concentration polaire diffuse locale le long de l'axe de propagation pour plusieurs orientations successives du champ magnétique tournant pendant une période de celui-ci. Un domaine d'aimantation qui 25 se déplace sous l'effet de la configuration polaire variable s'agrandit donc tandis qu'il se déplace le long de la section correspondant à la structure ainsi modifiée. Lorsque la partie de la structure conçue pour agrandir un domaine pendant sa propagation sert à déterminer une courbe dans le trajet de 30 propagation, les marges de fonctionnement résultantes à la courbe sont comparables à celles des sections rectilignes car la courbe est négociée par un domaine pendant une seule période du champ magnétique tournant de manière à éviter l'interaction entre domaines. Un détecteur placé, par exemple, à la 35 courbe répond à des domaines relativement grands, ce qui améliore le signal de sortie. La figure 1 illustre un agencement de propagation 10 selon l'invention. L'agencement comprend une couche 11 de ma 72 16253 4 2135352 tière dans laquelle peuvent se propager des domaines d'aimantation à parois uniques. Un canal de propagation représentatif 12 est déterminé à titre d'exemple par une structure d'éléments 13. 5 Cette structure est constituée d'une matière magné tique qui présente des configurations polaires variables en réponse à un champ magnétique qui tourne dans le plan de la couche 11, dans le sens du déplacement des aiguilles d'une montre. Ce champ est engendré par une source 14. La structure 10 magnétique peut être formée par un procédé photolithographique sur un substrat de verre en contact avec la surface de la couche 11. La structure magnétique peut également être formée directement sur la couche 11 avec interposition d'une mince couche intercalaire constituée de bioxyde de silicium, par 15 exemple, afin d'éviter des interactions- entre les éléments 13 de la structure magnétique et la couche 11. Une épaisseur typique de cette couche intercalaire est d'environ un huitième du diamètre d'un domaine d'aimantation dans la couche. On voit sur la figure que le canal forme un trajet 20 sinueux constitué de sections rectilignes et de sections curvilignes d'interconnexion. Une section curviligne représentative est notée 17 sur la figure 1, La structure au droit de la section curviligne comprend un élément curviligne 18 d'où rayonnent des éléments 21 à 25. Les éléments radiaux ont des 25 orientations qui forment entre elles des angles de 45° ,par exemple. Lorsqu'il se déplace de gauche à droite le long de la partie supérieure du canal 12, un domaine d'aimantation arrive au bas de l'élément 21 lorsque le champ magnétique est 30 dirigé vers le bas comme le montre la flèche H. Des pôles magnétiques qui ont une polarité propre à attirer des domaines s'accumulent au bas de l'élément 21 tel qu'on le voit sur la figure 1. A mesure que le champ magnétique tourne ensuite de 180 degrés, des pôles apparaissent en succession rapide aux 35 extrémités des éléments 21 à 25 proches de l'élément 18, formant ainsi un pôle diffus propre à agrandir un domaine d'aimantation. Au moment où le champ se trouve dirigé vers la gauche (légèrement vers le haut) comme l'illustre la figure 2, le domaine DO se trouve dilaté autour de la section curviligne 72 16253 5 2135352 et le domaine suivant D1 (ou l'absence de domaine) occupe la position dans l'étage suivant comme le montre la figure 2. La figure 3 montre le champ magnétique dirigé vers le haut comme symbolisé par la flèche H. Le domaine DO a à ce moment 5 entièrement négocié la courbe. La figure 4 illustre le cas où le champ magnétique a une nouvelle fois tourné et a la direction indiquée par la flèche H. Les domaines DO et D1 occupent les positions indiquées. Le domaine D1 négocie ensuite la courbe lorsque le champ 10 magnétique poursuit sa rotation vers l'orientation indiquée à la figure 1. La figure 5 montre la disposition des domaines lorsque le champ se trouve de nouveau orienté vers le haut, entamant ainsi la période suivante. Un domaine D2 suivant avance 15 dans la position indiquée tandis que le domaine D1 occupe la courbe comme montré. Des configurations de domaines déplacées dans le canal 12 avancent depuis une position d'entrée I jusqu'à un dispositif d*annihilation 30 en passant par une position de 20 sortie 0 à la courbe 17. Une source de domaines est prévue à la position d' entrée I. Cette source comprends, par exemple, un disque en matière magnétique douce le long du pourtour duquel se déplace un domaine, d'après les configurations polaires variables qui 25 y sont induites, en réponse au champ magnétique d'orientation variable. Le domaine se divise en deux lorsqu'un conducteur 31 reçoit une impulsion. Le conducteur 31 est connecté à une source d'impulsions d'entrée 32. Le dispositif d'annihilation 30 peut d'une façon 30 similaire comprendre un disque en matière magnétique douce le long du pourtour duquel se déplace un domaine en réponse au champ magnétique tournant. Le domaine' dans ce cas est toujours dans une position telle qu'il se combine avec un domaine se déplaçant le long du canal 12 dans la position du. dispositif 35 d'annihilation. / Un détecteur est prévu dans la position de sortie 0 en formant des conducteurs électriques 40 et 41, à titre d' exemple en contact avec les éléments 23 et 25, respectivement. 72 16253 6 2135352 Les conducteurs électriques sont connectés à un circuit d'utilisation 42. Une source de courant continu 43 applique un courant (typiquement d'Un milliampëre) au conducteur 40, aux éléments 23, 18 et 25, et au conducteur 41. La différence de 5 résistance du trajet lorsqu'un domaine est présent apparaît sous la forme d.'une variation de tension entre les conducteurs 40 et 41, qui se trouve appliquée au circuit 42. Les conducteurs 40 et 41 pourraient évidemment être connectés d' une façon similaire aux éléments 21 et 25. 10 Les dispositifs de dilatation de domaines aux cour bes du canal comme montré à la figure 2, ne subissent aucune conséquence pour ce qui est de la surface occupée par la forme géométrique modifiée. Comme montré (voir figure 5), la courbe occupe la longueur de 7T/2 étages Cou périodes À) de la struc-15 ture magnétique y- barre. La courbe peut occuper un seul ou plusieurs étages. La figure 6, d'autre part, montre un dispositif de dilatation occupant une partie d'une section rectiligne du canal 12. Une série de domaines se déplaçant le long du canal 2D est représentée par les domaines DO, D1, D2 et D3, le domaine D1 étant dilaté au dispositif de dilatation. Les domaines consécutifs dans un canal sont typiquement séparés d'une distance égale à trois fois le diamètre d'un domaine afin d'éviter les interactions entre domaines. Mais lorsqu'il est dilaté, 25 un domaine D1 est disproportionnellement long et peut occuper tan espace plus grand que trois fois le diametre d'un domaine. Par conséquent, l'étage de dilatation peut avoir une longueur de plusieurs étages. Les extrémités des étages dans un tel cas sont typiquement distantes des étages adjacents d'une 30 longueur égale à trois fois le diamètre d'un domaine d'aimantation. Dans les autres sections du canal de propagation, un domaine d'aimantation a un diamètre plus petit déterminé par un champ de polarisation d'une façon usuelle. Une source 35 de champ de polarisation est représentée en 50 sur la figure 1. Les sources 14, 32, 43 et 50 ainsi que le circuit d'utilisation 42 sont connectés à un circuit de commande-51 en vue d'une synchronisation. Les divers organes peuvent 72 16253 7 2135352 consister en organes quelconques propres à fonctionner conformément à l'invention. Sur les figues 1 et 6 un détecteur magnéto-résistif est connecté à la section de dilatation afin d'illustrer des positions alternatives pour un tel détecteur en sorte de ré-5 pondre correctement à un domaine dilaté. Lorsqu'un détecteur est connecté à ton dispositif de dilatation, celui-ci comprend l'élément commun 18 sur la figure 1, disposée le long de 1' axe de propagation dans un canal, et les éléments auxiliairef qui rayonnent à partir de l'élément commun et qui sont dispo-10 sés en sorte d'être alignés avec le champ magnétique tournant pour différentes orientations de celui-ci comme déjà décrit. L'élément commun est relativement mince comparé aux autres éléments de la structure afin d'assurer la résistance élevée nécessaire pour un fonctionnement satisfaisant du détecteur 15 conformément à des principes bien connus. Dans les cas où vin détecteur magnétorésistif n'est pas utilisé ou dans les cas où un détecteur ne se trouve point connecté à un dispositif de dilatation, un élément commun n'est guère nécessaire. La figure 7, par exemple, 20 montre une partie d'un canal de propagation 61 déterminé par une structure comprenant une section de dilatation constituée par plusieurs éléments magnétiques parallèles 64, orientés verticalement par rapport à l'axe du canal 12 en l'absence d'un élément commun. La section de dilatation occupe plusieurs 25 étages du canal de propagation. Chaque élément 64 présente un pôle d'attraction (non représenté) à sa base lorsqu'on le voit dans le cas où le champ magnétique est dirigé vers le bas. Par conséquent, le domaine D1 occupe toute la section de dilatation jusqu'à la position indiquée par le domaine D1. 30 II est clair qu'un dispositif de dilatation a d'autres utilisations telles que, par exemple, régler les longueurs des trajets pour permettre aux domaines d'atteindre simultanément un point d'interaction où l'espace ne permettrait pas autrement la formation du nombre de trajets avec des nombres- si-35 milaires d'étages afin d'y assurer l'arrivée simultanée de domaines se déplaçant le long des trajets. Il est clair également qu'un dispositif de dilata 72 16253 8 2135352 tion selon l'invention ne doit point comprendre un élément commun mais qu'il utilise avantageusement un tel élément lorsqu'il est utilisé conjointement à un détecteur magnéto-résistif. Pour de tels détecteurs, l'élément commun est 5 relativement mince pour assurer des performances de crête. D'autre part, un élément commun peut être utilisé et son épaisseur peut être égale aux autres éléments de la structure magnétique afin de simplifier le procédé de dépôt de la structure. Dans ce dernier cas, on veille à assurer que l'élément 10 commun ât une forme géométrique qui permet à un domaine de sortir de la section de dilatation d'une façon conforme à des principes bien connus. Un agencement typique tel que montré à la figure 1 peut être formé par une plaquette de grenat d'europium erbium 15 gallium d'environ 4,5 microns d'épaisseur formé par un procédé épitaxial en phase liquide sur tin substrat de grepat de gadolinium gallium. Les domaines d'aimantation sont maintenus à un diamètre nominal d'environ 4 microns par un champ magnétique de polarisation d'environ 7200 At/m. 20 Une structure magnétique y-barre en permalloy ayant une force coercitive de 40 At/m et une épaisseur de O 3000 A est déposée sur une couche intercalaire de bioxyde de silicium disposée sur la surface de la plaquette. La structure a une période de 15,24 microns. L'élément commun 18 a O 25 une épaisseur d'environ 300 A et un rayon de 7,62 microns environ, l'élément commun et les éléments radiaux ayant chacun une largeur de 1,524 micron avec un espacement minimal de 1,524 micron et un angle de 45° entré eux. Les éléments radiaux occupent une surface V./Zk. 30 Un champ magnétique dans le plan lôocfAt/m tournant à une cadence de 100 kHz engendre un signal de 0,5 mV dans un détecteur magnétorésistif disposé comme montré à la figure 1 et connecté dans un montage en pont avec d'autres détecteurs similaires afin, d'annuler le bruit. 35 La source 43 fournit un courant de 1mA. La section de dilatation agrandit un domaine d'aimantation jusqu'à une longueur égale à cinq fois son diamètre normal, fournissant ainsi un signal égal à cinq fois celui que fournirait un 72 16253 9 2135352 domaine non dilaté en l'absence d'amplification extérieure. L'élément commun en permalloy peut avoir une structure lamellaire, constituée de permalloy de 1500 A d'épais- O seur , de chrome de 200 A d'épaisseur et de permalloy de O 5 1500 A d'épaisseur, qui détermine un trajet magnétique pour concentrer le flux disponible en vue d'être détecté; les éléments connectés aux conducteurs 40 et 41 sur la figure 1 sont avantageusement disposés avec un angle de 90° l'un par rapport à l'autre, comme illustré, afin d'accroître le signal 10 de sortie et réduire le bruit dus au champ magnétique tournant. 72 16253 10 2135352 REVENDICATIONS 1. - Agencement magnétique comprenant une couche de matière magnétique dans laquelle peuvent se propager des domaines d'aimantation à parois uniques, et une structure d'éléments propre à déterminer un canal travaillant en réponse 5 à un champ magnétique dont l'orientation dans le plan de la couche varie périodiquement afin de faire avancer des domaines le long du canal pour chaque période dudit champ magnétique, caractérisé en ce que plusieurs éléments de la structure agissent en sorte de dilater d'abord 10 et de contracter ensuite des domaines d'aimantation qui se propagent le long du canal afin de détecter entre autres la présence et l'absence de domaines d'aimentation ou d'ajuster la longueur du trajet que parcourra- un domaine d'aimantation. 15 2. - Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pluralité d'éléments comprend un élément magnétique commun aligné avec l'axe de déplacement des domaines dans le canal. 3. - Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce 20 que ladite pluralité d'éléments comprend en outre plusieurs éléments magnétiques qui rayonnent à partir de 1' élément commun transversalement audit axe, et un détecteur connecté à une paire de ces éléments rayonnants afin d'y détecter la présence ou l'absence de domaines d'ai- 25 mantation. 4. - Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément magnétique commun a une épaisseur pratiquement inférieure à celle de chacun des éléments magnétiques qui rayonnent autour de lui. 30 5. - Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de la structure comprennent plusieurs éléments magnétiques disposés en sorte de présenter des pôles d'attraction magnétique rapprochés pour un domaine d'aimantation le long «le l'axe de propagation dans le ca-35 nal, de manière à y déterminer un pôle diffus étendu 72 16253 n 2135352 lorsque le champ magnétique dans le plan de la couche se trouve en alignement avec la direction longitudinale des éléments magnétiques.