Brevet FR2128296A1 — publié le 19721020

' 2128296 La présente invention concerne des domaines magnétiques à bulles et,plus précisément,un ensemble dans lequel les domaines magnétiques à bulles occupent des positions prédéterminées dans' une bande ou canal en matériau pour domaines à bulles. 5 Les domaines magnétiques à bulles et leur propagation dans un milieu magnétique sont bien connus des techniciens et décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique K° 3 460 116, îî° 3 470 546 et IT0 3 508 225» etc. D'une manière générale, ces brevets décrivent le déplacement de domaines à bulles à paroi 10 unique dans un registre à décalage qui comporte des bandes de métal étroites pour agir sur les positions des bulles. Les procédés décrits dans ces brevets sont destinés à réduire les forces répulsives ou d'interaction entre les diverses bulles en séparant celles-ci les unes des autres par une distance égale à environ 15 3 diamètres de bulles , ou plus. Ces procédés sont donc destinés à éliminer quasi totalement,ou à réduire autant que possible, les forces d'interaction entre bulles. La demande de brevet français déposée par la Demanderesse le 31 Août 1971 sous le N° 71 31543 décrit un ensemble à domaines 20 magnétiques à bulles constitué par un ou plusieurs canaux ou bandes de matériau pour domaines magnétiques à bulles placés sur un substrat. On peut interconnecter ou relier à un canal principal un nombre quelconque de canaux séparés pour domaines magnétiques à bulles. Le déplacement des domaines à bulles le long 25 d'une bande ou d'un canal est influencé par les forces répulsives ou d'interaction entre les domaines à bulles qui sont présents dans un canal quand un domaine à bulles est formé ou.mis en circulation à proximité d'un autre domaine à bulles. Le déplacement des bulles d'un canal donné en direction d'un canal contigu parmi 30 plusieurs canaux possibles, dans le but de former une fonction logique,peut être commandé par la présence ou l'absence de bulles dans un ou plusieurs canaux de raccordement. La demande de brevet précitée est incorporée à titre de référence à la présente. Une autre demande de brevet français déposée par la Deman-35 deresse, le 28 Décembre 1971 sous le N° 71 47177 décrit un procédé qui limite le nombre de domaines à bulles présents à proximité du bord d'un film magnétique dans un ensemble à film et substrat. 72 01291 2128296 Ce film magnétique est attaqué chimiquement pour réaliser un bord lisse et bien défini, le bord nouvellement formé de ce film repousse les domaines à bulles loin de lui, de manière à limiter la zone occupée par lesdits domaines à bulles sensiblement à 5 l'axe de la bande de film ou du centre d'un film circulaire. La demande précitée est incorporée à titre de référence au présent mémoire. - L'invention a pour objet-un ensemble à domaines magnétiques à bulles qui comporte des emplacements prédéterminés pour ces 10 domaines, ainsi qu'un procédé de réalisation d'un tel ensemble qui comporte des positions prédéterminées pour les domaines à bulles sans qu'il soit nécessaire de se fier uniquement à des .bandes métalliques pour agir sur les positions des domaines. Selon une particularité essentielle de l'ensemble pour do-15 maines magnétiques à bulles selon l'invention, une bande,ou canal, constituée par un film de matériau pour domaines à bulles comportant au moins une partie rétrécie et au moins une-partie non rétrécie,est placée de préférence sur un substrat. Les domaines à bulles sont repoussés par les bords de la partie rétrécie de 20 manière qu'ils soient placés à'l'intérieur de la partie non rétrécie. D'autres objets et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en référence aiï dessin annexé 25 dans lequel i la figure 1 est une élévation partielle avec coupe partielle d'un ensemble selon l'invention ; la figure 2 est une coupe transversale de l'ensemble de la figure 1 ; 30 la figure 3 est une coupe transversale d'une autre forme de réalisation ; et la figure 4 est une coupe transversale d'une troisième forme de réalisation. Comme l'indiquent les figures 1 et 2, un substrat 10 mono-35 cristallin est soumis à une opération de dépôt chimique en phase vapeur pour réaliser une mince pellicule de matériau pour domaines à bulles magnétiques qui est attaquée chimiquement ultérieurement 72 01291 2128296 pour réaliser une bande ou canal 12. Cette opération de dépôt est réalisée en conformité avec la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 833 268 déposée le 16 Juin 1969 par MBE et collaborateurs. La demande précitée est incorporée à la, présente demande 5 à titre de référence. Le substrat 10 est de préférence un grenat monocristallin de formule g > dans laquelle le constituant J de cette for mule représente au moins un élément choisi dans le groupe ci-après : cérium, praséodyme, néodyme, prométhéum, samarium, europium, ga-10 dolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytter-bium, lutétium, lanthane, yttrium, calcium et bismuth et le constituant Q de la formule ci-dessus représente au moins un élément choisi dans le groupe ci-après : indium, gallium, scandium, titane, vanadium, chrome, manganèse, rhodium, zirconium, hafnium, niobium, 15 tantale, aluminium, phosphore, arsenic et antimoine.. On peut citer comme exemples de matériaux convenant pour le substrat les suivants : (1' ^r-Gd„ Gar-O,- : (Dy^. nrGd0 ~r-)» 0,45 2,55 5 12 ^0,65 2,35 G-a,-0>o et Sm^ffar-0.0. 5 12 3 5 12 La bande ou le canal 12 constitué par un film de matériau 20 pour domaines à bulles est. de préférence constitué par un monocristal de grenat de formule J^Q^O^ dans laquelle le'constituant J de cette formule représente au moins un élément choisi dans le groupe ci-après : cérium, praséodyme, néodyme, prométhéum, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, 25 thulium, ytterbium, lutétium, lanthane et yttrium j le constituant Q de la formule du film est choisi dans le groupe ci-après : fer, fer et aluminium, fer et gallium, fer et indium, fer et scandium, fer et titane, fer et vanadium, fer et chrome et fer et manganèse. 30 Les matériaux préférés pour le film sont des grenats de fer tels que Y^COa^ 2Pe q)0^ e't : L'ensemble complexe substrat - film de grenat de fer comporte un film avec une constante de magnétostriction donnée et il existe une différence donnée entre les constantes de réseau du 35 film et du support. Cette condition est étudiée en détail dans les demandes de brevet français N° 71 47179, N° 71 47178 et F 71 47180 déposées toutes trois le 28 Décembre 1971 par la Demanderesse et 72 01291 4 2128296 Incorporées à titre de référence à la présente demande. Bien que les grenats soient les matériaux préférés pour l'ensemble substrat - film mince, on peut employer d'autres matériaux à base d'oxydes pour le substrat, en particulier quand le film 5 est constitué par un orthoferrite. la bande ou le canal 12 est formé de préférence par une opération d'attaque chimique en utilisant des techniques photolithographiques d'attaque chimique du type couramment employé dans l'industrie des semi-conducteurs et en utilisant un mordant tel 10 que l'acide phosphorique chaud pour, former les bords 14 et 15 de 16" la partie rétrécie / ainsi que les bords 15 et 19 des parties non retrécies 20. Bien que l'attaque chimique soit le procédé préféré de réalisation du canal ou de la bande 12, on peut employer d'autres procédés tels que l'attaque par pulvérisation sous vide, 15 l'usinage au laser et analogue. On peut envisager une variante de la réalisation du canal 12 représentée sur la figure 1 dans laquelle les côtés de ce canal ne sont pas enlevés complètement par attaque chimique sur toute l'épaisseur du film, jusqu'à la surface du substrat. Dans ce cas, 20 les canaux sont constitués par des rainures formées dans le film par attaque chimique, lesdites rainures pénétrant dans ce film jusqu'à une profondeur comprise entre environ 10 et 95 % de l'épaisseur totale de ce film. Les canaux formés par enlèvement partiel du film par attaque chimique sont décrits en détail dans la de-25 mande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 130 128 du 1er avril 1971» déposée par Georges R. PULLIAM et Cedric F. O'DOKELL. La largeur de la région rétrécie 16, c'est-à-dire la distance entre, les bords 14 et 15 est de préférence d'environ 1,5 à 2 fois le diamètre des domaines à bulles formés dans le film. Dans une 30 forme de réalisation préférée, la largeur de la région rétrécie 16 est d'environ 15 microns et le diamètre des bulles est d'environ 7»5 microns. Si la largeur de la partie rétrécie 16 dépasse le diamètre des bulles, une bulle peut se déplacer d'une partie non rétrécie 18 de la bande à travers une partie rétrécie 16 jusqu'à 35 une seconde partie non rétrécie 20. La largeur de la partie non rétrécie 20 dépasse la largeur de la partie rétrécie 16. De préférence» bien que cette condition 72 01291 5 2128296 ne soit pas limitative, le quotient de la largeur.de la partie non rétrécie 20 par la largeur de la partie rétrécie 16 est de l'ordre de 1,5. Dans une réalisation préférée où la.partie rétrécie 16 a une largeur de 15 microns, la largeur de la partie non 5 rétrécie 20 est de 25 microns. Des domaines à bulles 22 sont formés de manière classique par application d'un champ magnétique approprié à l'ensemble représenté sur le dessin». En général, les domaines à bulles ont un diamètre, par exemple dans le cas des grenats de fer substitué, 10 d'environ 7» 5 microns. Les domaines à bulles 22 sont repoussés par les bords 14, 15» 18 et 19 de la bande de film 12. Etant donné que la largeur préfé-, rée de la partie rétrécie 16 dépasse d'une petite quantité le diamètre des domaines à bulles, les domaines à bulles 22 tendent à se 15 déplacer, ou à être poussés, à travers la partie.rétrécie I6»étant donné qu"'ils sont repoussés par les bords 14 et 15 en direction de la partie non rétrécie 20 plus large. La mise en place d'une zone 20 non rétrécie entre deux zones rétrécies 16 permet de mettre ef- . dans fectivement en place un ou plusieurs domaines a bulles /cette ré-20 gion non rétrécie 20, qui a une longueur suffisante pour y loger / un ou plusieurs domaines à bulles. Les bulles 22 peuvent passer d'une partie non rétrécie 20 à une seconde ou troisième partie non rétrécie 20 par mise en place appropriée de champs magnétiques ayant des gradients convenables. 25 Ceci est décrit dans les demandes de brevet des Etats-Unis d'Amérique F3 123 639 et ÎT° 123 638 , déposées toutes deux le 12 mars 1971 par John Murry OWENS » qui sont incorporées à la présente demande à titre de. référence. L'ensemble décrit dans l'invention comporte deux parties 20 30 non rétrécies séparées par une partie rétrécie 16 et peut être utilisé pour une mémoire à accès aléatoire. On peut réaliser des registres à décalage à plusieurs positions par l'emploi d'au moins trois parties non rétrécies. Bien qu'on ait décrit une forme de réalisation préférée, il 35 va de soi que l'on peut envisager de nombreuses formes de réalisation en conformité avec l'invention. 72 01291 6 2128296 Bien que l'invention ait été décrite dans le cas d'une bande constituée par un film de matériau pour domaines à bulles magnétiques placé sur un substrat, comme l'indiquent les figures 1 et 2, l'invention est applicable à des bandes magnétiques qui 5 sont placées dans des cavités du substrat (voir figure 3) ou bien sont entourées par un matériau ayant des propriétés magnétiques différentes (voir figure 4). Comme l'indique la figure 3» un substrat 30 comporte un masque 31 dans lequel est ménagée une ouverture. Le substrat 30 est 10 attaqué par un mordant convenable de manière à créer la dépression ou cavité 32. Cette dépression 32 est remplie, de préférence par dépôt chimique en phase vapeur, d'une bande 33 d'un matériau pour domaines à bulles magnétiques, comme on l'a indiqué ci-dessus à propos de la figure.1. La bande 33 comporte également une partie ré-15 trécie séparant deux parties non rétrécies comme on l'a vu ci-dessus. Comme l'indique la figure 4, un substrat 40 "est recouvert d'une couche constituée par une partie 41 et une partie 42 en matériau pour domaines magnétiques à bulles. La partie 41 a une 20 intensité d'aimantation inférieure à celle de la partie 42. L'a structure représentée sur la figure 4 peut être formée par dépôt d'un film 41 sur le substrat 40, formation par attaque chimique d'une ouverture dans la couche 41 et dépôt du matériau dans cette ouverture. Un autre procédé de réalisation de la partie 42. con-25 siste à diffuser ou à introduire par implantation d'ions dans le film 41 un élément destiné à former la partie 42. On peut employer des éléments tels que le gallium, l'aluminium et analogues pour réduire l'intensité d'aimantation de la partie 41 qui entoure le canal de propagation, c'est-à-dire la partie 42. 30 Bien que la figure 1 et la description ci-dessus de l'inven tion envisageaient principalement la partie rétrécie de la bande comme une portion de bande de largeur réduite, la présente invention comprend toute réduction des dimensions de la. section transversale de la bande elle-même. Cette réduction des dimensions peut intéres-35 ser l'épaisseur ou hauteur du film, la largeur du film ou leurs combinaisons. Pour plus de commodité, la forme de réalisation préférée comporte une diminution de la largeur de la bande. Il serait 72 01291 7 2128296 préférable, dans certaines applications, que cette réduction de dimensions intéresse la hauteur ou épaisseur du film. Dans d'autres applications, on pourrait préférer l'ensemble d'une réduction de l'épaisseur et de la largeur du film. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre indicatif ,mais nulelment limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 72 01291 8 21282% REVENDICATIONT* ZUUi7U 1. Ensemble pour domaines magnétiques k bulles, caractérisé en ce qu'il comprend un substrat, un canal constitué par un film de matériau pour domaines magnétiques à bulles, associé 5 audit substrat et au moins une partie rétrécie dudit canal ainsi qu'au moins deux parties non rétrécies dudit canal associées à ladite partie rétrécie, de manière que les domaines à bulles desdites portions puissent prendre une position d'équilibre dans une desdites parties non rétrécies. 10 2. Ensemble pour domaines magnétiques à bulles, caractérisé en ce qu'il comprend un substrat, une bande constituée par un film de matériau pour domaines magnétiques à bulles associée audit substrat, au moins une partie rétrécie créée dans ladite bande et au moins deux parties non rétrécies créées dans ladite bande et 15 associées à ladite partie rétrécie, un domaine à bulles desdites portions pouvant venir occuper une position d'équilibre dans une desdites parties non rétrécies. 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux parties non rétrécies séparées par une partie 20 rétrécie. 4. Ensemble selon la revendication 2, comportant trois parties non rétrécies au moins, caractérisé en ce que chaque paire de. parties non rétrécies / séparée par une partie rétrécie. 5. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce 25 que la largeur de ladite partie rétrécie. est au moins égale au diamètre dudit domaine à bulles. 6. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que la largeur de la partie rétrécie est comprise entre 1,5 et 2 fois le diamètre dudit domaine à bulles. 30 7. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite bande est placée dans une cavité dudit substrat. 8. Procédé de réglage de la position d'équilibre d'un domaine à bulles dans un ensemble à domaines à bulles comportant une bande, constituée par un film de matériau pour domaines à bulles associée 35 à un substrat, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement en la création d'un rétrécissement de ladite bande, de manière que ledit rétrécissement repousse lesdits domaines à "bulles vers une 72 01291 9 2128296 position associée à ladite partie rétrécie de ladite bande. 9. Procédé selon la revendication S, caractérisé en ce que ledit rétrécissement est réalisé par attaque chimique. 10. Procédé de réglage de la position d1équilibre d'un do-5 maineà bulles dans un ensemble à domaines à bulles utilisable comme registre à décalage à plusieurs positions et comportant une bande constituée par un film de matériau pour domaines à bulles associée à un substrat, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement en la formation dans ladite bande d'au moins deux portions 10 de largeur réduite, lesdites portions ainsi rétrécies séparant au moins trois parties non rétrécies de ladite bande.