專利名稱：：數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲，更特別但非排他性地涉及能夠存儲G字節(jié)的數(shù)據(jù)并能夠以高密度存儲數(shù)據(jù)的海量存儲存儲器設(shè)備。
背景技術(shù)：
：具有磁盤的硬盤驅(qū)動器是用于個人計算機(PC)中的海量數(shù)據(jù)存儲和檢索的主要技術(shù)。利用目前的技術(shù)，硬盤驅(qū)動器具有高達(dá)約100~200G字節(jié)的存儲容量，但是在諸如便攜式音樂播放器、視頻播放器以及其它便攜式多媒體設(shè)備等通常具有在30~40G字節(jié)范圍內(nèi)的驅(qū)動容量的一些設(shè)備、乃至低于IOG字節(jié)的數(shù)字式照相機的較小設(shè)備中使用較小容量的小型單元。硬盤驅(qū)動器的基本結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)可以追溯到19世紀(jì)的留聲機，其根本上是基于旋轉(zhuǎn)盤的機械設(shè)備，所述旋轉(zhuǎn)盤具有能夠定位在盤上從而讀取(并寫入)存儲在盤上(一般以圓形軌道)的數(shù)據(jù)的樞軸安裝臂。諸如CD或DVD讀/寫設(shè)備等光學(xué)存儲設(shè)備在基礎(chǔ)層級采用類似的結(jié)構(gòu)，其中使用將激光束向下發(fā)射到盤上的頭來光學(xué)地訪問旋轉(zhuǎn)盤(其存儲機制可以基于多種物理機制)。存在一個廣泛的共識，即省去硬盤驅(qū)動器及其它基于旋轉(zhuǎn)盤的設(shè)備將是理想的，因為它們是個人計算機和具有幾G字節(jié)海量存儲要求的其它設(shè)備中最后的精確(truly)機械組件。旋轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)受到機械組件(諸如盤軸承)的不可靠性的影響，不能被很好地小型化，而且不能在高振動或高沖擊環(huán)境中使用。全部都需要超平盤表面，頭可以訪問該表面。灰塵顆?；蚱渌鈦砦矬w對表面的任何污染或表面的翹曲或其它不平坦性都可能通過頭的撞擊而導(dǎo)致讀/寫失敗或i殳備的嚴(yán)重?fù)p壞。此外，訪問時間具有機械時間尺度(mechanicaltimescale)，并在PC中嚴(yán)重限制微處理器的性能。據(jù)估計，在PC中，微處理器的指令周期的高達(dá)三分之一可能由于等待硬盤而被浪費?；诎雽?dǎo)體集成電路的非易失性串行存儲器繼續(xù)在降低成本和增大容量方面大力發(fā)展。(連續(xù)地、即按照文件順序存儲數(shù)據(jù)并因此而適合于文件存儲的串行存儲器將與單獨地、即按照位順序存儲數(shù)據(jù)并因此而適合于小數(shù)據(jù)段的高速訪問(諸如用于處理操作)的隨機存取存儲器(RAM)形成對比。)串行半導(dǎo)體存儲器通常采取某種形式的EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)。閃速存儲器是精選的非易失性半導(dǎo)體存儲器，廣泛地用于諸如USB記憶棒、用于數(shù)字式照相機的CF/SD存儲卡、移動電話和MP3播放器等設(shè)備中。然而，采用目前的技術(shù)，半導(dǎo)體存儲器仍然太昂貴而不能取代硬盤驅(qū)動器。此外，此類存儲器受到與有限寫持續(xù)時間和寫等待時間相關(guān)的問題的影響。特別地，閃速存儲器在發(fā)生可靠性和性能退化之前具有達(dá)到約1000次寫操作的壽命。而且，由于需要充滿用于數(shù)據(jù)存儲的大的容量，所以閃速存儲器的寫等待時間高。另外，閃速存儲器具有約40Mbit/mm2(約25Gbit/in2)的存儲密度限制。具體地舉例來說，目前的閃速芯片以約為15Gbit每平方英寸的面積密度存儲數(shù)據(jù)。ULSI芯片的制造成本約為每平方英寸100美元，因此，閃速存儲器的每位的成本約為1毫美分。相比之下，目前硬盤驅(qū)動器的制造成本約為100美元，且其隨著存儲容量而變化不大，因此大的PC盤驅(qū)動器、較小的膝上型計算機盤驅(qū)動器或用于數(shù)字式照相機的小形狀系數(shù)驅(qū)動器的成本全部都大致相同。對于100G字節(jié)的PC盤驅(qū)動器，每位的成本因此為0.01亳美分，即比閃速存儲器便宜約IOO倍。另一方面，用于例如2G字節(jié)的照相機的小型盤驅(qū)動器將具有約1毫美分每位的成本，即與閃速存儲器相同。閃速存儲器與硬盤驅(qū)動器之間的商業(yè)權(quán)衡在MP3播放器市場中最明顯，在那里，較小容量的播放器是基于閃速存儲器且較大容量的4番放器是基于硬盤驅(qū)動器。除每位成本之外，海量數(shù)據(jù)存^i殳備的另一關(guān)鍵員是信息密度。盤驅(qū)動器和閃速存儲器兩者均在其能夠存儲的信息密度方面受到目前的現(xiàn)有光刻的重要限制。在閃速存儲器的情況下，光刻限定基本存儲單元;典型單元的面積約為IOF2，其中F是在使用中能夠通過光刻的生成而制造的最小特征尺寸(目前為90nm，很快就將是65nm)。在硬盤驅(qū)動器的情況下，使用光刻來限定寫頭中的間隙并因此限定可以寫入的最小位尺寸，所述間隙限定寫磁場的聚焦有多好。這兩種技術(shù)的存儲密度因此無法在不對光刻性能實現(xiàn)突然(且出乎意料)的改變的情況下實現(xiàn)數(shù)量級的飛躍。出于多種原因，非常需要逐步增加數(shù)據(jù)存儲密度。首先，消費者和計算枳4呈序總能夠使用更多的存儲器。其次，隨著諸如PDA(個人數(shù)字助理)和移動電話等移動設(shè)備變得越來越先進(jìn)(例如3G視頻流等)，需要向非常小的設(shè)備提供通常與膝上計算機和臺式計算機相關(guān)的文件存儲空間的容量。這種小型化只能用極高密度的存儲器來實現(xiàn)。第三，硬盤繼續(xù)存在的唯一原因是存儲數(shù)據(jù)的每位成本比半導(dǎo)體等價物(例如閃速或電池支持(battery-backed)的DRAM)低100倍。為了給計算機提供100GB的文件存儲(典型的硬盤容量)，以目前的價格使用閃速存儲器將花費約$10，000。由于光刻在短期內(nèi)無法提高10~100倍，所以需要用于增大存儲密度的不同解決方案。我們的觀點是用當(dāng)前的光刻將存儲密度增大幾個數(shù)量級的唯一方法是從2維設(shè)備轉(zhuǎn)向3維設(shè)備。這使得能夠在不減小光刻的最小特征尺寸的情況下增加要存儲的信息總量。然而，目前對于3維固態(tài)存儲器可用的唯一手段僅僅是彼此上下地布置的層設(shè)備，每個層需要電氣連接。因此，制造走線(route)的工藝步驟數(shù)目隨著層數(shù)目的增加而增加，并且由于工藝步驟的數(shù)目部分地確定制造成本，所以每位的實際成本不會下降。需要一種從數(shù)據(jù)存儲的3維(3D)體積遠(yuǎn)程地讀取和寫入位以便不必對該體積的每個部分進(jìn)行電氣連接(及因此的工藝步驟)的方式。磁電設(shè)備具有滿足此要求的潛能，這是因為它們(i)是非易失性的且(ii)可以在其上面作用磁場，而磁場能夠以一定距離產(chǎn)生并感測。已經(jīng)提出的用于數(shù)據(jù)存儲的磁電設(shè)備可以廣泛地分為兩類單疇(singledomain)設(shè)備和疇壁(domainwall)設(shè)備。諸如磁性RAM存儲單元等單疇設(shè)備試圖將所有自旋保持在緊緊地鎖在一起的設(shè)備元件之內(nèi)。疇壁8設(shè)備使用疇壁本身的位置操縱來表示不同的數(shù)據(jù)狀態(tài)。國際商業(yè)機器公司(IBM)的Parkin和Chen已開發(fā)了一種3D磁存儲設(shè)備[l-6。這種磁存儲器基于被該集團稱為數(shù)據(jù)軌道或賽道(racetrack)的鐵/磁納米線。具體地說，其使用納米線中的疇壁來沿著納米線在多個交替定向的單疇中連續(xù)地對數(shù)據(jù)編碼。該設(shè)4^f吏用基于自旋的電子設(shè)備來寫入和讀取數(shù)據(jù)。電流被施加于納米線以使磁疇在電流方向沿著軌道運動，通過讀取或?qū)懭朐?。通過疇壁的電流沿著電流的方向移動疇壁。隨著電流通過疇，其變?yōu)?自旋極化(spinpolarised)，，。當(dāng)此自旋極化電流跨越疇壁進(jìn)入下一個疇中時，其產(chǎn)生自旋轉(zhuǎn)矩。此自旋轉(zhuǎn)矩使疇壁運動。此設(shè)計的關(guān)鍵突破在于自旋極化效應(yīng)使得頭對頭和尾對尾疇壁沿著納米線在同一方向運動，從而使由疇編碼的數(shù)據(jù)在一種管線中沿著納米線移位。然而，同樣作為突破，使用此自旋極化效應(yīng)同時是對基于此原理的任何設(shè)備的嚴(yán)格限制。這是因為沿著頭對頭和尾對尾疇壁的納米線的電流感應(yīng)傳播需要完全受到控制，因為如果相鄰的頭對頭和尾對尾疇壁不以近似相等的速度傳播，則它們將聚集并消失，從而損壞經(jīng)該疇編碼的數(shù)據(jù)。例如，沿著納米線的任何非均勻性都可能影響疇壁的傳播速度，導(dǎo)致相鄰疇壁之間的差速運動。因為此類設(shè)備從原型階段到產(chǎn)品設(shè)備按比例增加，因此從制造觀點出發(fā)，在此類設(shè)備中實現(xiàn)對傳播速度的必要控制將變得越來越有挑戰(zhàn)性。因此，至少按照我們的觀點，這種設(shè)備決不可能成功地t艮成商業(yè)產(chǎn)品?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地討論對來自我們集團及其它人的疇壁設(shè)備的最新研究。已研究了納米線中的疇壁的成核現(xiàn)象和傳播性質(zhì)7-111。特別地，已經(jīng)顯示可以實現(xiàn)這樣的納米結(jié)構(gòu)，其中(閾值)疇壁成核場顯著高于(閾值)疇壁傳播場。用這種方法，可以制造具有約200奧斯特(Oe)的成核場和僅僅約3Oe的傳播場的納米線。這意味著可以在不促使附加疇壁成核的情況下使用具有在傳播場與成核場之間的幅值的適當(dāng)驅(qū)動場來使疇壁在納米結(jié)構(gòu)內(nèi)傳播。此外，可以通過施加具有大于成核場的幅核。因;，已展示了其中以^控、穩(wěn)定JL可再現(xiàn):的方式使疇壁成核(即9產(chǎn)生)、運動和消失的納米結(jié)構(gòu)?？梢允褂弥T如磁光克爾效應(yīng)(MOKE)設(shè)備[11或各向異性磁阻(AMR)設(shè)備[12]等適當(dāng)?shù)膫鞲衅髟诩{米結(jié)構(gòu)的局部部分處感測疇壁的存在(或不存在)。我們已證明了可以如何利用疇壁來制造數(shù)據(jù)存儲設(shè)備f8、10，其中可以通過提供跟隨擺線(cycloid)路徑的納米線區(qū)段來實現(xiàn)邏輯非門功能(NOTgatefunction)。通過沿著納米線重復(fù)這些擺線，可以制造充當(dāng)串行存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲管道。我們還論證了疇壁能夠自由地傳播通過與第二納米線交叉的第一納米線，因此在磁邏輯電路中的公共平面中的納米線可以在不相互作用的情況下交叉[IO。我們還示出了8、9、10可以使用用于釘扎疇壁的陷阱來控制納米線中的疇壁的位置。即，我們已證明可以由納米線拐角9、10和納米線9j中的向內(nèi)或向外凹陷來提供陷阱，其中向內(nèi)和向外凹陷是分別通過納米線的局部縮窄和加寬而產(chǎn)生的疇壁釘扎點(pinningsite)。這些陷阱提供了閾值傳播場的局部增大。通過施加大于用于納米線的傳播場且小于用于陷阱的局部傳4番場的場，可以使疇壁沿著線運動并到達(dá)其將保持釘扎的陷阱中。然后可以通過增大所述場超過用于陷阱的局部傳播場再次將疇壁解除釘扎并使其沿著線運動。從Hara和同事[15那里可知疇壁陷阱的另一示例。在該研究中，由具有與納米線相同的寬度的一對鐵磁線在任一側(cè)鄰接磁性NiFe合金納米線，其在本文中稱為"門，，線。門線(gatewires)在與納米線的結(jié)(junction)處被壓縮至其寬度的三分之一，使得每個門線中的疇在該納米線結(jié)處保持被釘扎。Hara等人還注意到其納米線中的疇壁由于所使用的納米線的尺度而為渦旋型，即不是橫向的(關(guān)于渦旋和橫向疇壁類型的解釋參見參考文獻(xiàn)141)。附圖的圖1A至ID示出此類結(jié)，更具體地說是此類結(jié)的四種可能狀態(tài)，這些是通過第一和第二門線中的上下疇對準(zhǔn)的四種變化提供的。參照圖1A，在平面圖中示出了寬度w的納米線10，其在沿著其延伸方向的中間位置處具有寬度也為w的鄰接其側(cè)部的第一和第二門線20和21，第一和第二門線20和21用于釘扎納米線10的疇壁16，疇壁16以10傳統(tǒng)的方式將用指示磁矩的箭頭示出的磁疇114分離。門線20和21每個在其與納米線10的結(jié)處具有壓縮部分。與不同疇壁相關(guān)的靜磁荷(magnetostaticcharge)積聚由用于正負(fù)磁荷的圓圏正負(fù)符號示出。圖1B至1D是類似圖示，每個具有兩個門線中的疇的對準(zhǔn)的不同變化。納米線10中的疇在顯示頭對頭疇壁在門線的結(jié)處凈皮釘扎的任何情況下是相同的。圖1A至ID示出由Hara等人分別標(biāo)記為A至D的情況。附圖還在交叉處示出頭對頭疇壁的示例，所述交叉是Hara等人所建模的(另一可選形式將是尾對尾疇壁)。在其實驗中，觀察到門處的納米線疇壁的預(yù)期釘扎效果。更有趣的是，Hara等人示出在門處的納米線中的疇的捕獲或釘扎場在很大程度上取決于納米線兩邊的兩個門線部分中的疇是相互平行(情況A和C)還是反平行(情況B和D)。在門線中的疇反平行的情況B和D中，觀察到大的釘扎場，其約為成核場的兩倍。在門線中的疇平行的情況A和C中，觀察到較低的釘扎場，其相當(dāng)于或低于成核場o雖然Hara等人的文章中未說明，但實驗觀察合理地給出這樣的事實，即與在納米線的兩邊終止的兩個門線疇相關(guān)的各靜磁荷積聚，對于反平行的情況B和D而言將具有相同的磁荷(charge)，而對于平行的情況A和C而言將具有不同的磁荷。反平行情況將因此提供一種結(jié)，該的疇壁的排斥^或向該疇壁的吸引力。一^'、在進(jìn)一步的研究中，未出版的16，我們已示出如何可以使用沿著其長度具有凹陷釘扎點的納米線作為可在室溫下工作的非易失性串行存儲設(shè)備，在該設(shè)備中，以磁疇將數(shù)據(jù)編碼。通過使納米線的一端處的疇成核并隨后使該疇在工作場和同步電極驅(qū)動信號的作用下沿著納米線運動，數(shù)據(jù)被串行地讀到納米線中。使用所限定的磁疇將數(shù)據(jù)編碼。數(shù)據(jù)被諸如隧道結(jié)、自旋閥或霍耳效應(yīng)傳感器等適當(dāng)?shù)拇艂鞲衅髯x出納米線的相對末端。附圖的圖2示意地示出包括分別;故頭對頭和尾對尾疇壁16和18分離的凹陷12和支撐磁疇14的此類納米線1016。用通過垂直于納米線(圖中的z方向)延伸的所選電極12中的驅(qū)動電流來同步地驅(qū)動在與納米線的延伸方向?qū)?zhǔn)和反對準(zhǔn)(anti-aligned)(圖中的+y和-y)之間交替的工作場H,以便與工作場的對準(zhǔn)和反對準(zhǔn)同步地交替加熱集合(host)頭對頭和尾對尾疇壁的凹陷12。通過來自被布置為鄰近于凹陷的電極的焦耳加熱來進(jìn)行加熱。加熱的效果將使加熱凹陷處的局部加強傳播場暫時降低至低于工作場。通過使用標(biāo)記為A、B和C的三組加熱電極來實現(xiàn)頭對頭和尾對尾疇壁的單獨驅(qū)動，所述三組加熱電極#^復(fù)串行地附著于直接相鄰的凹陷。在時鐘周期之間，此布置意味著由經(jīng)電極組之一尋址(address)的凹陷來集合所有頭對頭疇壁，由經(jīng)電極組中的另一個尋址的凹陷來集合所有尾對尾疇壁，并且由剩下的電極組尋址的凹陷是"空的"，即不集合任何疇壁。因此，可以通過頭對頭和尾對尾疇壁的交替運動來使磁疇沿著納米線運動。我們先前提出的串行存儲設(shè)備的特征在于需要將加熱電極布置為接近于納米線凹陷，因此電極的制造變成制造工藝中的重要部分。我們先前提出的串行存儲設(shè)備的另一特征是僅在數(shù)據(jù)編碼方案被選擇為使得盡管設(shè)備控制器不必知道疇壁是否存在，但該控制器始^道在給定的凹陷組(A、B或C)處存在哪個符號(頭對頭或尾對尾)疇壁的情況下，可進(jìn)行期望的單向疇傳播。這要求對可以編碼的最大信息密度加以限制。具體地說，這意味著必須將三個相鄰的凹陷用于每一位信息，并且必須使用兩個疇壁對每位進(jìn)行編碼。例如，一種編碼方案是由頭對頭疇壁(后面是跨越3個凹陷擴展的尾對尾疇壁)來對1編碼，同時由跨越相同長度的任何疇壁的不存在來對0編碼。納米線的每單位長度的數(shù)據(jù)密度(就凹陷數(shù)目而言)因此受到編碼方案的限制。本發(fā)明的目的是提供一種非易失性串行存^i殳備，其基于用與先前在我們未出版的著作中提出的方案相比簡化的尋址方案和較高的數(shù)據(jù)密度來對納米線中的磁疇進(jìn)行操作16
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供了一種操作與第二納米線交叉從而形成結(jié)的第一納米線中的疇壁的方法，包括通過使第二納米線中的第二納米線與第一納米線交叉處的磁疇與第一納米線中的疇壁對準(zhǔn)來將疇壁吸引到結(jié)中，以便疇壁被釘扎在該結(jié)處；以及通過使第二納米線中的磁疇的對準(zhǔn)反轉(zhuǎn)以從結(jié)排斥疇壁，以便其變得與第一納米線中的疇壁反對準(zhǔn)并將其從結(jié)中射出(ejection)。第二納米線中的連續(xù)疇反轉(zhuǎn)因此促使第一納米線中的疇壁通過兩步的吸入和噴吐動作而運動穿過所述結(jié)。這對于所有的疇壁類型、即對于頭對頭或尾對尾疇壁及對于不同手性的疇壁都成立。這是重要的結(jié)果，因為吸吐動作使頭對頭和尾對尾疇壁兩者一起運動。頭對頭和尾對尾疇壁與相反的磁荷積聚相關(guān)這一事實與此過程無關(guān)。因此，可以用外部施加的交變磁場使疇壁運動通過結(jié)。在實際應(yīng)用中，設(shè)備可能提供有任何數(shù)目的此類結(jié)，可以通過單個全局施加外部場同時對所有此類結(jié)進(jìn)行計時。根據(jù)本發(fā)明，因此提供了一種磁性存儲設(shè)備，其用于連續(xù)地存儲在沿著納米線間隔開的連續(xù)釘扎點處所釘扎的磁疇中編碼的數(shù)據(jù)，其中，每個釘扎點由納米線和與之交叉的另一納米線之間的結(jié)形成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種磁性存儲設(shè)備，其中以將納米線中的磁疇分離的疇壁的手性將數(shù)據(jù)編碼。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種磁性存^i殳備，其包括多個數(shù)據(jù)承載納米線，其由磁性材料制成并沿著第一方向延伸，所述數(shù)據(jù)承載納米線與同樣由磁性材料制成且沿著第二方向延伸的多個數(shù)據(jù)計時納米線交叉，共同形成交叉結(jié)網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)讀入部分，其被布置為鄰近于數(shù)有預(yù)定手性"疇壁的磁疇成:，其;，疇壁的手性對要存儲的:據(jù)編碼;磁場源，其可操作用于產(chǎn)生在與數(shù)據(jù)計時納米線對準(zhǔn)和反對準(zhǔn)之間交替的計時場，其用于通過連續(xù)地使數(shù)據(jù)承載疇壁從其被釘扎的交叉結(jié)中釋放并促使其運動到其被再次釘扎的下一個交叉結(jié)來使數(shù)據(jù)承載疇壁沿著數(shù)據(jù)承載納米線從一個交叉結(jié)運動到所述下一個交叉結(jié)；以及數(shù)據(jù)讀出部分，其被布置為鄰近于數(shù)據(jù)承載納米線的各數(shù)據(jù)讀出部分并可操作用于感測所述數(shù)據(jù)讀出部分中的疇壁的手性。上迷方法具有多個優(yōu)點。首先，可以通過具有全局外部施加場、即計時場的設(shè)備來對數(shù)據(jù)進(jìn)行計時。不需要單獨釘扎點、即納米線交叉、或成組釘扎點的尋址。這是因為由納米線交叉與計時場的組合提供的新型計時機制對疇壁的磁荷狀態(tài)、即疇壁是頭對頭疇壁還是尾對尾疇壁不敏感。因此可以向所有釘扎點施加相同的場以使數(shù)據(jù)逐漸運動通過納米線釘扎點。其次，該結(jié)構(gòu)可輕易地在三維空間中縮放，其中多層的納米線網(wǎng)絡(luò)可以被彼此上下地布置，由此提供非常高的存儲密度?？梢酝ㄟ^以下的情況來簡化垂直尺度上的此可縮放性，即可以通過具有全局外部施加場的設(shè)備來對數(shù)據(jù)進(jìn)行計時。第三，與先前提出的使用諸如疇長度等疇本身的性質(zhì)來對數(shù)據(jù)編碼的磁性納米線串行存儲器相比，以疇壁的手性對數(shù)據(jù)編碼的新方法使得能夠?qū)崿F(xiàn)相對密集的數(shù)據(jù)存儲?？梢蕴峁┝硪淮艌鲈?，其可操作用于生成與數(shù)據(jù)承載納米線對準(zhǔn)的工作場，該工作場用于幫助數(shù)據(jù)承栽疇壁沿著交叉結(jié)之間的數(shù)據(jù)承載納米線運動。所述數(shù)據(jù)讀入部分優(yōu)選地包括多個成核場生成器，每個數(shù)據(jù)承載納米線一個，成核場生成器中的每一個凈皮布置為通過在所述讀入部分處在數(shù)據(jù)承載納米線中局部地施加至少成核場的場來選擇性地產(chǎn)生預(yù)定義手性的磁疇。所述數(shù)據(jù)讀出部分優(yōu)選地包括多個磁場檢測器，每個數(shù)據(jù)承載納米線一個，磁場檢測器中的每一個被布置為感測所述數(shù)據(jù)讀出部分處的數(shù)據(jù)承載納米線中的疇壁的手性。在主要實施例中，所述數(shù)據(jù)承栽納米線的尺度被確定為使得在其中形成的疇壁是橫向疇壁，對數(shù)據(jù)編碼的疇壁的手性因此是向上或向下。還可以實現(xiàn)一種功能設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)承栽納米線的尺度凈皮確定為使得在其中形成的疇壁是渦旋疇壁。然而，這種選擇尚未在實驗上經(jīng)過測試，且用于渦旋疇壁的交叉結(jié)的釘扎性質(zhì)可能適合于、也可能不適合于本發(fā)明的應(yīng)用。在主要實施例中，所述數(shù)據(jù)計時納米線的尺度被確定為在其中形成的疇壁是橫向疇壁。還可以實現(xiàn)一種功能設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)計時納米線的尺度被確定為使得在其中形成的疇壁是渦旋疇壁。然而，這種選擇尚未在實驗上經(jīng)過測試，且所述渦旋疇壁對于被釘扎在所述交叉結(jié)處的疇壁可能提供、也可能不提供必要的吸引和排斥性。所述設(shè)備優(yōu)選地還包括被布置為鄰近于所述數(shù)據(jù)計時納米線的各計時部分且可操作用于使所述數(shù)據(jù)計時納米線中的磁疇成核的計時疇生成部分。如果需要，可以將計時疇生成部分實現(xiàn)為使其可操作用于使預(yù)定手性的疇壁成核。所述計時疇生成部分可以包括多個另外的成核場生成器，每個數(shù)據(jù)計時納米線一個，另外的成核場生成器中的每一個被布置為通過在計時部分處在數(shù)據(jù)計時納米線中局部施加至少成核場的場來選擇性地產(chǎn)生磁疇。通常將在襯底上制造所述設(shè)備，并將在所述襯底上布置交叉結(jié)的網(wǎng)絡(luò)，作為由用于納米線的磁性材料形成的磁性層，其中散布有非磁性材料的島以便將納米線分離。在傳統(tǒng)光刻工藝中可以將所述納米線結(jié)構(gòu)制造為層?？梢詫⑺鲈O(shè)備制造為多層、三維存儲器。即，可以彼此上下地布置多個磁性層，每個磁性層由非磁性層分離。所述設(shè)備將因此具有沿垂直方向延伸的多個交叉納米線平面。磁性和非磁性層對可以在數(shù)據(jù)承載納米線的一側(cè)以臺階式方式終止以形成沿著數(shù)據(jù)計時納米線的方向延伸的階梯(terrace)。終止而形成每個階梯的磁性層在任何情況下可以是最低納米線層或最高納米線層。止而形成每個階梯的磁性層在一側(cè)優(yōu)選k是最低納米線層ii另一側(cè)i最高納米線層，這是因為此結(jié)構(gòu)有助于使用臺階式陰影^^模工藝進(jìn)行制造。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種將以磁疇編碼的數(shù)據(jù)連續(xù)地存儲在納米線中的方法，其中，使用所述疇壁的手性來對數(shù)據(jù)編碼。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于連續(xù)地存儲在沿著納米線間隔開的連續(xù)釘扎點處釘扎的磁疇中編碼的數(shù)據(jù)的方法，其中，每個釘扎點由納米線和與之交叉的另一納米線之間的結(jié)形成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于將以》茲疇編碼的數(shù)據(jù)連續(xù)地存儲在納米線中的方法，由疇壁限定每個磁疇的界限，且所述納米線沿著其長度具有多個交叉納米線，沿著納米線形成多個交叉結(jié)，該方法包括通過使納米線的輸入部分處的具有預(yù)定手性的疇壁的各磁疇成核來將數(shù)據(jù)的位流讀入到納米線中，其中，所述疇壁的手性對所述位進(jìn)行編碼；提供在與所述交叉納米線對準(zhǔn)和反對準(zhǔn)之間交替的計時場，以通過連續(xù)地將疇壁從其^皮釘扎的交叉結(jié)釋放并促使疇壁運動到其被再次釘扎的下一個交叉結(jié)，而使疇壁及因此4吏位流沿著納米線從一個交叉結(jié)運動到所述下一個交叉結(jié)；以及通過在納米線的輸出部分處感測疇壁的手性而從納米線讀出位流。在所附權(quán)利要求中也闡述了特定和優(yōu)選方面和實施例。定義疇壁磁化相對地對準(zhǔn)的磁疇之間的界面。橫向疇壁其中磁化沿疇壁的平面中的單個方向顯著對準(zhǔn)的疇壁。在寬度比厚度大得多的典型磁性納米線中，磁化對準(zhǔn)將處于與截面的長尺度對準(zhǔn)或反對準(zhǔn)的兩種狀態(tài)之一13。參照主磁化方向，這兩種狀態(tài)稱為"向上"和"向下"手性或"向左"和"向右"手性的狀態(tài)。橫向疇壁將趨向于在較小截面的納米線中形成13。渦旋疇壁其中磁化在疇壁處形成渦旋或螺旋才莫式的疇壁。在平面圖中，渦旋疇壁將具有其磁化模式的順時針方向或逆時針方向取向，這兩種狀態(tài)稱為順時針方向或逆時針方向手性[13]。渦旋疇壁將趨向于在較大截面的納米線中形成[131。頭對頭疇壁通常與正靜磁荷積聚相關(guān)的相鄰磁疇的"北"端或頭之間的疇壁。尾對尾疇壁通常與負(fù)靜磁荷積聚相關(guān)的相鄰磁疇的"南"端或尾16之間的疇壁。納米線由磁化與納米線的縱軸對準(zhǔn)的足夠形狀各向異性的磁性材料制成的疇壁管道。通常由諸如坡莫合金(Ni8。Fe2())等軟磁材料制成。疇成核場閱值場，是在線中未存在反轉(zhuǎn)疇的情況下為了在納米線中反轉(zhuǎn)磁化而需要^皮施加的最小場。疇傳播場閾值場，是為使疇壁沿著納米線運動而需要被施加的最小場。疇壁釘扎點沿著納米線的位置，在該位置處，納米線具有由于存在于該位置處的疇壁的預(yù)制(即非自然發(fā)生)能量調(diào)制而引起的局部加強傳播場。解釘扎場使疇壁可跨越釘扎點移動(且到外面)所需的局部加強疇傳播場。工作場具有傳播場與解釘扎場之間的強度的場。解釘扎能量需要被施加于釘扎點以使局部加強傳播場暫時降低至工作場以下的能量。應(yīng)理解的是，在大多數(shù)情況下，對諸如工作場等"場"的參考意指用于操作疇壁的在納米線平面中具有實質(zhì)分量的磁場?，F(xiàn)在將參照附圖僅以示例的方式來描述本發(fā)明的特定實施例，在附圖中圖1A至1D是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的納米線結(jié)構(gòu)的示意性平面圖表示；圖2是根據(jù)先前提出的設(shè)備的納米線的示意性平面圖表示；圖3A是體現(xiàn)本發(fā)明以示出由根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備采用的第一基本狀態(tài)的納米線結(jié)構(gòu)的示意性平面圖表示；圖3B是體現(xiàn)本發(fā)明以示出由根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備采用的第二基本狀態(tài)的納米線結(jié)構(gòu)的示意性平面圖表示；圖4A至4H示出具有"向下"手性的頭對頭疇壁的情況下的交叉結(jié)構(gòu)的配置序列；圖5A至5H示出具有"向上"手性的頭對頭疇壁的情況下的交叉結(jié)構(gòu)的配置序列；圖6A至6H示出具有"向下"手性的尾對尾疇壁的情況下的交叉結(jié)構(gòu)的配置序列；圖7A至7H示出具有"向上"手性的尾對尾疇壁的情況下的交叉結(jié)構(gòu)的配置序列；圖8A至8C示出用于與多個計時納米線交叉的數(shù)據(jù)納米線的三個連續(xù)定時間隔的序列；圖9是體現(xiàn)本發(fā)明的單層設(shè)備的示意性平面圖系統(tǒng)級表示；圖10是在yz平面中體現(xiàn)本發(fā)明的存儲設(shè)備的磁場源的示意性側(cè)剖視圖IIA是體現(xiàn)本發(fā)明的納米線結(jié)構(gòu)的示意性平面圖表示，其示出用于使所定義手性的疇壁成核的數(shù)據(jù)讀入部分；圖IIB是體現(xiàn)本發(fā)明的納米線結(jié)構(gòu)的示意性平面圖表示，其示出可選數(shù)據(jù)讀入部分；圖12是體現(xiàn)本發(fā)明的納米線結(jié)構(gòu)的示意性平面圖表示，其示出用于感測橫向疇壁的手性的數(shù)據(jù)讀出部分；圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的多層存儲設(shè)備的輸入側(cè)的xz平面中的示意性側(cè)剖視圖14是圖13的多層存^i殳備的輸出側(cè)的xz平面中的示意性側(cè)剖視圖15A和15B是xz平面中的示意性側(cè)剖^L圖，其示出多層存^i殳備的輸入側(cè)的制造；圖16A和16B是xz平面中的示意性側(cè)剖碎見圖，其示出多層存^i殳備的輸出側(cè)的制造；圖17A是在多層存^i殳備的制造工藝中使用的陰影掩模和晶片的xy平面中的示意性平面圖17B是與圖17A所示的相同特征的xz平面中的示意性側(cè)視圖18示出最初在數(shù)據(jù)納米線的左臂中具有"向上"手性的對頭疇壁被向下通過計時納米線的"向左"手性的橫向疇壁捕捉在結(jié)處的模擬結(jié)果；以及圖19示出具有"向上"手性的頭對頭疇壁最初;陂向下通過計時納米線的"向右"手性的橫向疇壁捕捉在結(jié)處且隨后從交叉中射出的模擬結(jié)果。雖然本發(fā)明允許有各種修改和替換形式，但在附圖中舉例示出了特定實施例并在本文中對其進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng)理解的是，附圖及對其的詳細(xì)說明并不意圖使本發(fā)明局限于所公開的特定形式，相反，本發(fā)明將涵蓋落在由隨附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等價物和替代。具體實施例方式圖3A是體現(xiàn)本發(fā)明的磁性納米線結(jié)構(gòu)的示意性平面圖表示。對于軸，自始至終采用以下慣例。z軸是垂直軸，x和y軸是水平的。基本結(jié)構(gòu)是由沿著x方向延伸的第一納米線100與沿著y方向延伸的第二納米線110形成的交叉，第一納米線100和第二納米線110在結(jié)115處相互交叉。以傳統(tǒng)方式用指示磁矩的箭頭示出在納米線100和110中集合的磁疇114。由疇壁112限定每個疇的界限。如在本領(lǐng)域中理解的那樣，納米線疇壁分成兩類，諸如疇壁112所示的頭對頭疇壁及尾對尾疇壁，其意義將不言而喻。頭對頭疇壁承載正靜磁荷且尾對尾疇壁承栽負(fù)靜》茲荷。還示意地示出與疇壁相關(guān)的正負(fù)磁荷。因此，應(yīng)理解的是納米線100和納米線110構(gòu)成由磁性材料制成的疇壁管道，所述磁性材料具有疇的磁矩與納米線的主軸對準(zhǔn)的充分形狀各向異性。應(yīng)認(rèn)識到，如通過現(xiàn)有技術(shù)[13、14可理解并在下文中將更詳細(xì)地描述的那樣，疇壁區(qū)域中的磁性對準(zhǔn)更復(fù)雜。第一和第二納米線100和110是共面的。笫一和第二納米線可以具有相同的寬度和相同的厚度，或者它們可以不同。第一納米線100的所示部分具有疇壁112，其被示為頭對頭疇壁，位于在結(jié)115的左側(cè)的交叉結(jié)構(gòu)的左側(cè)。在疇壁112的右側(cè)的-x對準(zhǔn)疇延伸通過結(jié)115的區(qū)域。疇壁112是橫向疇壁且具有如位于疇壁112處的小箭頭所指示的+y手性，在下文中自始至終將其稱為"向上"手性。第二納米線110具有沿+y方向?qū)?zhǔn)的延伸通過結(jié)115的單疇。因此可以看到，第二納米線中的疇與第一納米線中的疇壁對準(zhǔn)。用這種對準(zhǔn)配置，非常有利于疇壁從納米線的臂運動到結(jié)，在那里其將被釘扎。換言之，所述結(jié)是形成用于該對準(zhǔn)配置中的疇壁的勢阱的釘扎點。本發(fā)明人進(jìn)行的實驗已顯示此勢阱具有中等強度，略小于成核場，但大于工作場。圖3B是與圖3A相同的納米線結(jié)構(gòu)的示意性平面圖表示，但示出了各種疇的不同配置。圖3A與3B之間的唯一差別在于橫向疇壁的手性。在圖3B中，疇壁112是具有-y手性的橫向疇壁，在下文中自始至終將其稱為"向下"手性。第二納米線中的疇與第一納米線中的疇壁反對準(zhǔn)。通過這種反對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明人進(jìn)行的實驗已顯示結(jié)形成具有相對較高強度的勢壘，其大于成核場。因此，非常有利于這種配置中的疇壁保持從示意性地示出的位置上的結(jié)的偏離。總之，第二納米線中的疇與第一納米線中的疇壁之間的對準(zhǔn)或反對準(zhǔn)確定交叉結(jié)是構(gòu)成對第一納米線中的疇壁的(吸引)勢阱還是(排斥)勢壘。這種基本知識被本發(fā)明用來形成串行存儲設(shè)備?，F(xiàn)在描述可以將對此類交叉結(jié)構(gòu)的操作用作串行存#^備的基礎(chǔ)的方式。以下四圖示出第一納米線中的疇壁的四種可能變化。這四個圖依次涉及具有"向下"手性的頭對頭疇壁；具有"向上"手性的頭對頭疇壁；具有"向下"手性的尾對尾疇壁；以及具有"向上，，手性的尾對尾疇壁。圖4A至4H示出在具有"向下"手性的頭對頭疇壁的情況下的交叉結(jié)構(gòu)的配置序列。圖4A示出與圖3B相同的配置，其中第一納米線具有在結(jié)左側(cè)的具有"向下"手性的頭對頭疇壁，其與具有指向+y方向的場的第二納米線中的疇反對準(zhǔn)。圖4B示出沿+y方向運動并接近結(jié)的第二納米線中的疇壁。20圖4C示出此疇壁已通過結(jié)之后、現(xiàn)在位于結(jié)之上的情況?，F(xiàn)在結(jié)的區(qū)域中的第二納米線中的疇在極性上反轉(zhuǎn)且具有指向-y方向的場，其現(xiàn)在與跟第一納米線中的橫向疇壁相關(guān)的場對準(zhǔn)。如上文進(jìn)一步討論的那樣，這意味著現(xiàn)在該結(jié)對于第一納米線中的疇壁而言是勢阱，如圖所示，疇壁因此運動到結(jié)，在那里其被釘扎。圖4D示出具有向下手性的頭對頭疇壁被釘扎在結(jié)中的這種情況。第二納米線中的移動疇壁已進(jìn)一步向上通過，超出視圖的范圍。圖4A至4D共同顯示第二納米線中的疇從上到下的反轉(zhuǎn)如何能夠?qū)⑾蛳率中缘念^對頭疇壁吸引并釘扎、或"吸入"到結(jié)中。現(xiàn)在時序在圖4E至4H中進(jìn)一步繼續(xù)。圖4E示出第二納米線中的下一個向上運動的另外疇壁隨著其接近結(jié)而出現(xiàn)，其中，所述結(jié)使向下手性的頭對頭疇壁被釘扎在該處。圖4F示出兩個疇壁相重合(coincide)的實例。這里，存在用指向東南方向、即向下和向右方向的單凈場箭頭來示意地示出的復(fù)雜相互作用。圖4G示出此疇壁已通過結(jié)之后、現(xiàn)在位于結(jié)之上的情況?，F(xiàn)在結(jié)的區(qū)域中的第二納米線中的疇在極性上反轉(zhuǎn)且具有指向+y方向的場，其現(xiàn)在與跟第一納米線中的橫向疇壁相關(guān)的場反對準(zhǔn)。因此，現(xiàn)在第二納米線中的向上指向的疇場在結(jié)處形成對于第一納米線的頭對頭疇壁的排斥勢壘，導(dǎo)致該疇壁的解釘扎及其從該結(jié)中的射出。圖4H示出序列中的最后一步，其中，第二納米線中的移動疇壁已進(jìn)一步向上通過，超出^L圖的范圍，且第一納米線的頭對頭疇壁已進(jìn)一步向右運動至偏離結(jié)的位置。圖4E至4H共同示出第二納米線中的疇從下到上的反轉(zhuǎn)如何能夠使向下手性的頭對頭疇壁與結(jié)排斥，并從結(jié)射出或"吐出"。在上文中，我們未提及第二納米線中的疇壁的分類或手性。第二納米線中的疇壁是橫向疇壁。在所示的示例中，其沿+x方向?qū)?zhǔn)，將+x方向稱為"向右"手性。相反的對準(zhǔn)將是指向-x方向的"向左"手性。對于吐出動作，+x、向右手性疇壁將趨向于使被釘扎的疇壁沿+x方向從結(jié)中射出(所示示例)。這祐j人為源于這樣的事實，即兩個疇壁在結(jié)處重合，被釘扎的疇壁的場將趨向于朝著從第二納米線到達(dá)的疇壁的對準(zhǔn)而旋轉(zhuǎn)，促使疇壁邊界有效地沿著第二納米線中的疇壁的場指向的方向移位。+x、向右手性疇壁將因此使頭對頭向下手性疇壁沿+x方向移位。由于相同的原因，-x、向左手性疇壁將趨向于將凈皮釘扎的頭對頭疇壁沿-x方向從結(jié)中射出(未示出)。通過以下所進(jìn)一步描述的模擬，磁化隨時間的演進(jìn)細(xì)節(jié)顯而易見。如果需要，可以通過分別沿+x或-x方向施加單獨的場分量而與第二納米線中的疇壁的手性無關(guān)地強制實現(xiàn)沿+x或-x方向的射出，從而不考慮上i^勢。另一種可能將是使第二納米線在截面方面大于、例如寬于第一納米線，以便它們優(yōu)先地形成渦旋疇壁而不是橫向疇壁。情況可能是這樣，即當(dāng)?shù)诙{米線集合渦旋疇壁時，不發(fā)生第一納米線中的橫向疇壁在射出期間對第二納米線中的疇壁手性的敏感性。圖5A至5H示出具有"向上，，手性的頭對頭疇壁的情況下的交叉結(jié)構(gòu)的配置序列。圖5A示出其中第一納米線具有在結(jié)左側(cè)的具有"向上"手性的頭對頭疇壁的配置，所述頭對頭疇壁與具有沿-y方向指向的場的第二納米線中的疇反對準(zhǔn)。圖5B示出沿+y方向運動并接近結(jié)的第二納米線中的疇壁。圖5C示出此疇壁已通過結(jié)之后、現(xiàn)在位于結(jié)之上的情況?，F(xiàn)在結(jié)的區(qū)域中的笫二納米線中的疇在極性上反轉(zhuǎn)且具有指向+y方向的場，其現(xiàn)在與跟第一納米線中的橫向疇壁相關(guān)的場對準(zhǔn)。如上文進(jìn)一步討論的那樣，這意味著現(xiàn)在該結(jié)對于第一納米線中的疇壁而言是勢阱，如所示出的，疇壁因此運動到結(jié)，在那里其凈皮釘扎。圖5D示出具有向上手性的頭對頭疇壁凈皮釘扎在結(jié)中的這種情況。第二納米線中的移動疇壁已進(jìn)一步向上通過，超出視圖的范圍。圖5A至5D共同示出第二納米線中的疇從下到上的反轉(zhuǎn)如何能夠?qū)⑾蛏鲜中缘念^對頭疇壁吸引并釘扎或"吸入"到結(jié)中?，F(xiàn)在時序在圖5E至5H中進(jìn)一步繼續(xù)。圖5E示出第二納米線中的下一個向上運動的另外疇壁隨著其接近結(jié)而出現(xiàn)，其中，所述結(jié)使向上手性的頭對頭疇壁被釘扎在該處。圖5F示出兩個疇壁相重合的實例。這里，存在用指向東北方向、即向上和向右方向的單凈場箭頭來示意地示出的復(fù)雜相互作用。被釘扎的疇壁的場因此已朝著從第二納米線到達(dá)的向右手性橫向疇壁的對準(zhǔn)而旋轉(zhuǎn)。圖5G示出此疇壁已通過結(jié)之后、現(xiàn)在位于結(jié)之上的情況。現(xiàn)在結(jié)的區(qū)域中的第二納米線中的疇在極性上反轉(zhuǎn)且具有指向-y方向的場，其現(xiàn)在與跟第一納米線中的橫向疇壁相關(guān)的場反對準(zhǔn)。因此，現(xiàn)在第二納米線中的向下指向的疇場在結(jié)處形成對于第一納米線的頭對頭疇壁的排斥勢壘，導(dǎo)致該疇壁的解釘扎及其從結(jié)中的射出。圖5H示出序列中的最后一步，其中，第二納米線中的移動疇壁已進(jìn)一步向上通過，超出視圖的范圍，且第一納米線的頭對頭疇壁已進(jìn)一步向右運動至偏離結(jié)的位置。圖5E至5H共同示出笫二納米線中的疇從上到下的反轉(zhuǎn)如何能夠使向上手性的頭對頭疇壁與結(jié)排斥并從結(jié)射出或"吐出"。已描述了針對第一納米線中的頭對頭疇壁的情況，現(xiàn)在描述針對第一納米線中的尾對尾疇壁的類似情況。圖6A至6H示出具有"向下"手性的尾對尾疇壁的情況下的交叉結(jié)構(gòu)的配置序列。該序列直接類似于圖4A至4H的序列，不同的是應(yīng)注意到第二納米線中的疇壁被示為沿-x方向取向。這將在圖6E至6H的吐出階段引起凈皮釘扎的疇壁的向右、即+x方向的射出。圖7A至7H示出具有"向上"手性的尾對尾疇壁的情況下的交叉結(jié)構(gòu)的配置序列。該序列直接類似于圖5A至5H的序列，不同的是應(yīng)注意到第二納米線中的疇壁被示為沿-x方向取向。這將在圖7E至7H的吐出階段引起被釘扎的疇壁的向右、即+x方向的射出。回顧上述四種序列，顯而易見的是第二納米線中的連續(xù)疇反轉(zhuǎn)通過兩步吸入和吐出動作促使第一納米線中的橫向疇壁沿+X方向穿過結(jié)。這對所有疇壁類型、即對于同對頭或尾對尾疇壁及對于向上或向下手性的疇壁都成立。另外，用來引起第二納米線中的疇反轉(zhuǎn)的第二納米線中的橫向疇壁的手性對于頭對頭疇壁應(yīng)是沿+X方向且對于尾對尾疇壁應(yīng)是沿-x方向。因此，應(yīng)認(rèn)識到，如果第一納米線與多個第二納米線交叉，則可以通過第二納米線中的同時連續(xù)疇反轉(zhuǎn)而使多個疇一起沿著第一納米線運動。這是重要的結(jié)果，因為吸吐動作使頭對頭和尾對尾疇壁一起運動。頭對頭和尾對尾疇壁與相反的磁荷積聚相關(guān)這一事實與此過程無關(guān)。因此，可以用在+y與-y之間切換的全局交變磁場，使疇管線沿著第一納米線在+x方向從一個結(jié)運動到另一個結(jié)。此外，磁疇可以通過橫向疇壁的手性對數(shù)據(jù)位進(jìn)行編碼，因此吸吐動作對第一納米線中的橫向疇壁的手性不敏感。這里，我們?nèi)我獾剡x擇向上手性來編碼1而選擇向下手性來編碼0。在下文中，我們將第一納米線稱為數(shù)據(jù)納米線并將第二納米線稱為計時納米線。此外，我們將笫一納米線中的疇壁稱為數(shù)據(jù)承栽疇壁，并因為第二納米線中的疇壁用于對通過結(jié)的數(shù)據(jù)承栽疇壁計時因此將第二納米線中的疇壁稱為計時疇壁?，F(xiàn)在參照以下各圖來描述對通過數(shù)據(jù)納米線的數(shù)據(jù)的計時。圖8A至8C示出用于與多個計時納米線交叉的數(shù)據(jù)納米線的三個連續(xù)定時間隔的序列。為了簡化圖形表示，所指示的場僅僅是計時納米線中的疇場和數(shù)據(jù)納米線中的數(shù)據(jù)承載疇壁中的手性場。計時納米線中的疇場在任何給定時間以相同的方式全部對準(zhǔn)。更具體地說，在圖8A所示的第一時間，計時納米線中的疇場向上，然后它們在圖8B中祐乂轉(zhuǎn)為向下，并在圖8C中再次祐反轉(zhuǎn)為向上。參照圖8A，示出了六個數(shù)據(jù)承載疇壁，且所述六個數(shù)據(jù)承載疇壁承載位序列010011，此序列僅僅是作為實例任意選擇的。數(shù)據(jù)承載疇壁位于每個第二結(jié)處。在圖8A中為1的對準(zhǔn)配置、吸引結(jié)具有位于該結(jié)處的數(shù)據(jù)承載疇壁，而在圖8A中為0的反對準(zhǔn)配置、排斥結(jié)具有偏離該結(jié)的數(shù)據(jù)承栽疇壁。然而，如由圖中的0和1的位置所示的那樣，0以及1與結(jié)中的一個相關(guān)聯(lián)。當(dāng)計時疇被反轉(zhuǎn)而到達(dá)圖8B時，0留在相同的結(jié)處，但是由于其配置已從反對轉(zhuǎn)變成對準(zhǔn)而從偏移位置運動到釘扎位置。這是吸入動作。1由于其配置已從對準(zhǔn)變成反對準(zhǔn)而運動到下一個結(jié)。這是吐出動作，其引起從一個結(jié)中的釘扎位置到相鄰結(jié)中的偏移位置的運動。當(dāng)計時疇被再次反轉(zhuǎn)而到達(dá)圖8C時，1留在相同的結(jié)處，而0運動到下一個結(jié)。兩次疇反轉(zhuǎn)的凈效果是使所有數(shù)據(jù)承載疇壁向前運動一個結(jié)。應(yīng)認(rèn)識到可以重復(fù)此過程以使數(shù)據(jù)沿著數(shù)據(jù)納米線運動，通過將計時疇反轉(zhuǎn)兩次而引起吐出動作和吸入動作來執(zhí)行每個循環(huán)。應(yīng)注意的是順利通過計時納米線的疇壁適當(dāng)?shù)卦?x與-x手性之間交替以保證它們能夠以期望的方式傳播通過結(jié)。圖9是體現(xiàn)本發(fā)明的存儲設(shè)備的示意性平面圖系統(tǒng)M示。該設(shè)備的主要中心區(qū)域由標(biāo)記為行RpR2、R3…Ri….R][的沿x方向相互平行地延伸的I個數(shù)據(jù)承載納米線100和標(biāo)記為列d、C2、C3...Cj....Cj的沿y方向相互平行地延伸的J個計時納米線110的二維陣列形成，其共同形成在虛線框所指示的區(qū)域125上延伸的結(jié)格柵(junctiongrid)。納米線100和110是共面的，并在結(jié)115處交叉，標(biāo)記為節(jié)點Nij以指示交叉納米線的行號和列號。納米線格柵被制造在一起作為單沉積層，其中例如通過諸如Si02等非磁性材料123的島將用于納米線的磁性材料分離?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)來蝕刻例如Si02層中的格柵，然后例如進(jìn)行Py的沉積，并剝離覆蓋Si02島的過量Py以完成所示的結(jié)構(gòu)。每個數(shù)據(jù)承栽納米線Ri具有分別位于分別在設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入和輸出側(cè)的結(jié)格柵125的左側(cè)和右側(cè)的數(shù)據(jù)源或讀入元件126/DSi和數(shù)據(jù)接收器或讀出元件128/DRj。讀入元件DSi可操作用于使行Ri中的由預(yù)定手性的橫向疇壁限定其界限的疇成核，所述預(yù)定手性對被讀入的數(shù)據(jù)位編碼。數(shù)據(jù)讀入元件DSi共同形成設(shè)備的數(shù)據(jù)讀入部分127。數(shù)據(jù)讀出元件DRj可操作用于在橫向疇壁被從第J個結(jié)、即格柵125中的最后一個結(jié)射出時感測其手性。數(shù)據(jù)讀出元件DRi共同形成設(shè)備的數(shù)據(jù)讀出部分129。每個計時納米線Cj具有與格柵125相鄰地布置的計時源CSj。每個計時源CSj可操作用于使由預(yù)定手性的橫向疇壁限定其界限的列Cj中的疇成核，所述預(yù)定手性被選擇為保證分別用右和左手性橫向疇壁對在給定行的節(jié)點Ny處交替地出現(xiàn)的頭對頭和尾對尾疇壁進(jìn)行計時。計時源CSj共同形成設(shè)備的計時疇生成部分131。應(yīng)理解的是，可使用光刻工藝在村底上制造納米線陣列及相關(guān)電路元件。在圖中還示出計時場Hy，其通過矩形波調(diào)制脈動以l更以在計時納米線的工作場之上、但在其成核場之下的恒定幅值在+y與-y對準(zhǔn)之間交替。如所示，也可以提供驅(qū)動場Hx，其用于沿+x方向向數(shù)據(jù)承栽疇壁施加力以保證它們只沿著預(yù)期的從左到右方向傳播通過設(shè)備。如上文參照圖3A所描述的，所述驅(qū)動場將具有大于數(shù)據(jù)承栽納米線的工作場且小于對準(zhǔn)交叉、即形成勢阱的交叉的解釘扎場的強度。驅(qū)動場可以是恒定的，或者如果需要，可以與計時場同步地脈動。如果數(shù)據(jù)承載疇壁自然地傳播通過該結(jié)構(gòu)，則可能不需要驅(qū)動場。如前所述，如果提供了驅(qū)動場，則這可以消除對控制計時納米線中的疇壁的手性的需要。圖10是用于提供計時場的磁場源130的yz平面中的示意性側(cè)剖視圖。還示出了承載前述納米線陣列及相關(guān)讀入、讀出和計時元件的襯底124。源130按照通過源的電流流動方向所確定的+y方向提供線性》茲場B。所述源采用眾所周知的帶狀線"i殳計，其具有沿z方向延伸的元件陣列132?？梢酝ㄟ^倒裝片鍵合或其它技術(shù)將源130與襯底124集成。如果設(shè)備還需要驅(qū)動場，則可以提供這種第二帶狀線源，其將被垂直地對準(zhǔn)，即圖10的等效圖將是在x平面中沿+x方向提供線性磁場。圖11A是體現(xiàn)本發(fā)明的納米線結(jié)構(gòu)的示意性平面圖表示，其示出用于使所定義手性的疇壁成核的數(shù)據(jù)讀入部分DSi。數(shù)據(jù)讀入部分DSi具有通過其延伸的納米線100/Ri，并且包括具有以相對的傾斜角度橫穿納米線的部分的第一和第二電流線102和104。在線102和104與納米線100之間存在絕緣層(未示出)。線102和104也通過適當(dāng)?shù)慕^緣層(未示出)相互隔離。它們可以兩者均在納米線上面或下面，或者一個在下面而另一個在上面。參照第一電流線102，當(dāng)其被驅(qū)動而承載電流I時，如所示地感生與線成直角的磁場B。如果此場導(dǎo)致大于,皮施加于納米線的成核場的場，則在納米線中形成疇，其具有在所示的示例中與B場分量對準(zhǔn)、即沿+x方向(向上手性)的疇壁。這是因為線102的傾斜部分導(dǎo)致感生的B場具有沿+y方向的分量。類似地，線104的相對傾斜部分將導(dǎo)致感生另一手性的疇壁，即沿x方向(向下手性)的疇壁。在可選實施例中，使用一根線并使電流方向反轉(zhuǎn)以產(chǎn)生不同的手性。圖IIB是體現(xiàn)本發(fā)明的納米線結(jié)構(gòu)的示意性平面圖表示，其示出用于使所定義手性的疇壁成核的可選數(shù)據(jù)讀入部分DSi。數(shù)據(jù)讀入部分DSi通過其延伸的納米線100/Ri，并且包括單電流線103,所述單電流線103具有以相對于納米線的直角、即沿y方向橫穿納米線的部分。當(dāng)線103被驅(qū)動而承載電流I時，如所示地感生與線成直角的磁場Bx。如果此場大于納米線的成核場，則在納米線中形成疇。在不存在任何其它場的情況下，這樣產(chǎn)生的疇壁同樣可能具有向上或向下手性。然而，如果在與施加具有沿y方向的分量的另一^f茲場By的同時驅(qū)動線，則由該場分量的方向來選擇疇壁的手性。例如，為此還可以^使用由上述磁場源130生成的計時場，因為其沿著y方向且可以在+y與-y對準(zhǔn)之間交替?？蛇x地，可以提供另一個可獨立驅(qū)動的磁場源以便設(shè)置由線103成核的疇壁的手性。圖12是體現(xiàn)本發(fā)明的納米線結(jié)構(gòu)的示意性平面圖表示，其示出用于感測橫向疇壁的手性的數(shù)據(jù)讀出部分128/DRi。布置在村底124上的納米線100在位于設(shè)備右側(cè)的其終止區(qū)域中具有嵌入襯底124中的磁場檢測器128。該磁性檢測器集成在襯底的硅(或其它半導(dǎo)體)中。這里，應(yīng)理解的是，可以將術(shù)語襯底寬松地用作下層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的總括術(shù)語(umbrellaterm)，所述下層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括傳統(tǒng)外延層、摻雜區(qū)等，而不是嚴(yán)格地指示未經(jīng)加工的空的晶片部分。行Ri的磁性檢測器28i用于通過檢測來自其相關(guān)納米線100的末端部分的雜散場來檢測任一疇壁的存在，包括其手性。應(yīng)認(rèn)識到，納米線管線因此提供FIFO型串行存儲器，其中數(shù)據(jù)在納米線的一端被輸入并在另一端被讀出。磁性檢測器可以基于本領(lǐng)域中已知的例如磁隧道結(jié)、27自旋閥或霍爾效應(yīng)(例如鉍或InSb)。另一種可選方式是4吏磁性檢測器直接與納米線進(jìn)行電接觸，使得納米線形成所謂的自旋電子設(shè)備或磁隧道結(jié)的自由層。對提供二維存儲器結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的設(shè)備的單層實施例的說明已完成?，F(xiàn)在描迷提供三維存儲器結(jié)構(gòu)的多層實施例。多層實施例的基本工作原理和電路元件與單層實施例相同?；緟^(qū)別在于多個納米線格柵被彼此上下地布置，由適當(dāng)?shù)慕^緣材料分離。該基本工作原理的關(guān)鍵優(yōu)點之一是設(shè)備可輕易地縮放至第三維以增大存儲密度。圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的多層存儲設(shè)備的輸入側(cè)的xz平面中的示意性側(cè)剖視圖。該圖示出了納米線格柵堆疊。每個層120由被非磁性材料的島123分離的磁性材料的納米線格柵形成。納米線格柵層120沿z方向被可以由與島相同的材料制成的非磁性材料層122相互分離。作為示例，示出了三對磁性和非磁性層。如前所述，納米線可以由坡莫合金或其它磁性材料制成。所述非磁性材料可以是任何方便地加工的材料，其具有與磁性材料和用于引起疇成核的各種連接線相容的適當(dāng)電氣和熱絕緣性。例如，非磁性材料可以是二氧化硅(Si02)或氮化硅(Si3N4)、氧化鋁(A1203)、氮化鋁(A1N)或一般與設(shè)備集成相容的其它材料。納米線格柵層120之間的非磁性間隔層122的厚度應(yīng)足夠大以使相鄰層中的疇之間的靜磁層間耦合最小化。然而，其厚度不應(yīng)比所需厚度更大，因為其將僅僅增加堆疊的總厚度而沒有好處，因此使得制造更加困難。約50nm、例如3070nm或2080nm的非磁性層厚度可能接近于最佳。在真實設(shè)備中，可能存在任何期望數(shù)目的納米線格柵層120。該設(shè)備結(jié)構(gòu)固有地可沿z方向縮放，這是其關(guān)鍵優(yōu)點之一，因此可以41_供許多納米層。特別地，設(shè)想可以在設(shè)備中提供10~1000或100~1000或更多納米線格柵層。該存儲器存儲容量將隨著層的數(shù)目的本質(zhì)上線性地比例增長，因此將影響對任何給定設(shè)備中的層數(shù)目的選擇。返回附圖，很明顯，每個納米線層(及其隨附覆蓋非磁性層)在納米線層的末端在其下面之前在-X方向終止，因此使納米線層沿X方向交錯以通過最高層對的連續(xù)終止形成階梯或臺階式結(jié)構(gòu)。在每個臺階上，示出了沿y方向延伸(在圖的平面之外)的單金屬或金屬性電極126。存在形成上述數(shù)據(jù)讀入單元的成核感應(yīng)線的電極。為每個納米線提供一個此類電極，因此在每個臺階上存在與每層的納米線相同數(shù)量的電極126。每個電極將具有沿y方向在相關(guān)納米線的末端上(所示部分)延伸的相對較短的部分和通向一般沿x方向延伸的互連的兩個相對較長的部分。每個電極126的所述較短部分因此被布置在非磁性層上并在相關(guān)納米線的端部之上。電極126是成核場生成器的示例且可以不同地稱為疇壁注入電極、數(shù)據(jù)輸入電極或讀入電極以指示其在設(shè)備中的功能。現(xiàn)在描述數(shù)據(jù)輸入功能。納米線的成核場朝著其末端減小。因此，如果沿著在納米線端處的局部減小的成核場之上、但在納米線的主體中的成核場之下的納米線的長度施加磁場，則可以在納米線的端部產(chǎn)生疇壁(或疇)?，F(xiàn)在考慮施加于圖的中心電極1262的電流。這將趨向于在位于其下面的納米線1202以及在位于更下面的底部納米線1203中產(chǎn)生具有沿x方向的顯著分量的環(huán)形磁場。可以將該電流選擇為其在納米線1202中產(chǎn)生的磁場在納米線端部處的局部減小成核場之上，但在納米線的主體中的成核場之下。此外，由在電極1262中流動的電流產(chǎn)生的峰值磁場不能在底部納米線1203中產(chǎn)生疇壁，這是因為鑒于底部納米線1203的端部將很好地與電極1262分離這一事實，這樣做將需要超過納米線的主體的成核場。因此，應(yīng)i^識到所述臺階式結(jié)構(gòu)意指每個電極126n產(chǎn)生局限于其相關(guān)納米線層120n的末端區(qū)域并因此可以通過釆用由末端效應(yīng)引起的局部減小成核場而只在該納米線層中選擇性地產(chǎn)生疇壁的場。此外，應(yīng)認(rèn)識到，這是在不需務(wù)睹助于3D接觸或?qū)ぶ贩桨傅那闆r下實現(xiàn)的。整個接觸和編制方案保持平面性，即2D，但是以3D布置存儲器結(jié)構(gòu)、即納米線。因此實現(xiàn)了3D存儲器的優(yōu)點，即每單位芯片面積的存儲器容量增加、沒有與必須使用3D接觸和尋址方案相關(guān)的附加復(fù)雜性。用其自己的電極126在輸入側(cè)單獨地對每個納米線尋址的要求可能是沿y方向的納米線的封裝密度的限制因素。例如，納米線可能需要至少在用于引線框架的外部接觸位置處間隔l~10nm或以上以提供用于輸入尋址的空間?？梢允褂镁€的外張，因此間隔在引線框架處足夠大，但在電極126與納米線端部交叉處減小至納米級間隔。電極128及設(shè)備所需的其它電極是純金屬或金屬合金(例如鋁、金、銀或銅)或具有金屬性(例如硅化物或退化摻雜半導(dǎo)體)，優(yōu)選地是非磁性或僅弱磁性材料。以上文參照圖11A和11B進(jìn)一步描述的方式來控制在此工藝期間成核的疇壁的手性。已描述了存^i殳備的數(shù)據(jù)輸入側(cè)，現(xiàn)在描述數(shù)據(jù)輸出側(cè)。閨14是圖13的多層存儲設(shè)備的輸出側(cè)的xz平面中的示意性側(cè)剖視圖。如圖13所示，相同的納米線層120和非磁性層122顯而易見。如所示，納米線層120及其相關(guān)非磁性層122以交^l晉的方式終止，由此，在沿+x方向看時，最低層12(h和122i首先終止。此終止促使在上面的層對120和122中的每一個下降或逐步下降終止的底層的組合厚度。這被示意性地示為以斜坡的形式沿x方向在相對有限的范圍內(nèi)逐步下降。層n-2和n-3隨后在層n-2終止之前沿x方向延伸更長的距離，促使層n-3跨越又一斜坡而逐步下降。最后，頂層(此圖中為n=3)終止。因此，通過最低層對的連續(xù)終止而獲得階梯。在納米線層120n的每個端部下面，即在終止區(qū)中，示出了嵌入襯底124中的磁性檢測器128n。這些磁性檢測器以與上文對于單層實施例所述的方式相同的方式工作，關(guān)于可以采用的檢測器類型等適用相同的說明。類似于設(shè)備的讀入側(cè)，應(yīng)i人識到通過單純4吏用平面、即2D半導(dǎo)體集成法來實現(xiàn)用于由納米線格柵層組成的堆疊3D存儲器元件的該讀出方案，其中用于不同納米層的磁場檢測器沿x方向間隔開。在除納米線格柵層本身的制造之外的制造中不需要沿z方向的附加構(gòu)造。用每個納米線自己的檢測器在輸出側(cè)測量每個納米線的場的要求可能是沿X方向的納米線的封裝密度的限制因素。可以使用目前在硬盤行業(yè)中使用的數(shù)據(jù)編碼算法的標(biāo)準(zhǔn)范圍來將文件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成物理數(shù)據(jù)，因此引入錯誤校正。為了減少靜磁層間耦合和同一層中的平行納米線之間的耦合(這可能降低數(shù)據(jù)的熱穩(wěn)定性并因此增加數(shù)據(jù)錯誤的概率)，理想的是應(yīng)避免全部具有相同磁化方向的納米線長塊。采用本段中建議的物理編碼，這意味著應(yīng)避免0的大塊。應(yīng)將諸如格雷碼等符號轉(zhuǎn)換碼應(yīng)用于要存儲的數(shù)據(jù)以解決此問題。在傳統(tǒng)硬盤驅(qū)動器中存在類似要求，在傳統(tǒng)硬盤驅(qū)動器中，在沒有用于盤的延長長度的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的情況下，檢測電子裝置失去鎖相。以上說明也適用于單層實施例。圖15A和15B是xz平面中的示意性側(cè)剖視圖，其示出多層存^i殳備的輸入側(cè)的制造。一般而言，陰影栳^莫134的邊緣部分被用來限定納米線和非磁性層對120、122的末端終止，并且沿x方向在每對層的沉積之間以增量的方式前移量"s"。所述前移通常將保持恒定，但是原則上，如果需要，所述前移對于不同的臺階可以U不同的。圖15A示出其中陰影掩模邊緣部分134處于第一位置的第一對納米線和非磁性層120p122i的沉積。應(yīng)認(rèn)識到,層12(h中的納米線的末端將不是精確的末端，而是有可能具有由于陰影掩才莫邊緣處的半影遮蔽或其它效果以及襯底與4^f莫之間的垂直間隔而引起的某些錐形。在沉積第一對層120^12&之后，使陰影掩模前移距離"s，，并沉積第二對層1202、1222。圖158示出第二對納米線和非磁性層1202、1222的該沉積，其中陰影^^模134位于第二位置。因此將理解如何能夠形成連續(xù)的許多對層以產(chǎn)生沿x方向具有將每個納米線層分離的寬度為V的臺階的多層納米線格柵。然后制造前述數(shù)據(jù)輸入電極126,但在本附圖中未示出。圖16A和16B是xz平面中的示意性側(cè)剖視圖，其示出多層存^i殳備的輸出側(cè)的制造。圖16A和16B是圖15A和15B的可比較示意性側(cè)剖視圖，其示出數(shù)據(jù)承載納米線的其它末端，即存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)輸出端。這些圖與圖15A和15B—樣在xz平面中。應(yīng)理解的是，圖16A示出了與圖15A相同的時刻。類似地，圖16B示出與圖15B相同的時刻。在結(jié)構(gòu)的此末端處，也使用陰影掩才莫邊*彖部分136，其可以是與用于限定輸入側(cè)的階梯的相同陰影掩模的一部分，或者是獨立的單獨陰影掩模的一部分。類似于數(shù)據(jù)輸入側(cè)陰影掩才莫，沿+x方向在連續(xù)的層對120、122的沉積之間以增量的方式前移。前移距離被示為是沿x方向的距離"r"。如果需要，對于每個臺階其可以是不同的，但是可以設(shè)想為了方使二沒計，將其保持恒定。此外，步長"r"可以與"s"相同(例如，如果陰影掩模邊緣部分134和136是同一掩模結(jié)構(gòu)的一部分)或不同。它們可以是不同的，因為相鄰數(shù)據(jù)輸入電極126的x間隔的選擇可以獨立于數(shù)據(jù)輸出端處的磁性檢測器的x間隔的選擇。在任何情況下，前移距離"r"限定通過數(shù)據(jù)承載納米線從底部納米線格柵層開始依次在每層中的連續(xù)終止而產(chǎn)生的斜坡之間的臺階或階梯的x方向的范圍。圖17A是在多層存儲設(shè)備的制造工藝中使用的陰影掩才莫140和晶片142的xy平面中的示意性平面圖。圖17B是與圖17A中所示的相同特征的xz平面中的示意性側(cè)視圖。掩模140通常具有圓形形狀以匹配具有期望直徑的晶片142的形狀。掩模140具有分布在掩才莫140上的小孔或孔144陣列，其通常被示出為正方形，但其可以是矩形和任何其它形狀，沿x方向看時具有很好地限定的前沿和后沿部分，以分別形成上文所進(jìn)一步描述的掩模端部134和136。高度示意性地示出了所述孔，并且應(yīng)認(rèn)識到它們每個可以具有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以提供傳統(tǒng)的光刻特征。如上文所進(jìn)一步所描述的，掩模將在制造期間沿x方向以步進(jìn)方式移動，以便使得能夠通過材料流量沿z方向(如在圖17中的向下箭頭示意性所示)的沉積來制造設(shè)備的階梯式結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)行制造，掩模將被安裝在晶片表面之上的短距離處，例如約200孩i米，并在沉積期間使用線性電動機在真空中沿x方向運動。在最簡單的情況下，在每個管芯的一個邊緣上將存在用于數(shù)據(jù)輸入的一組階梯，而在每個管芯的另一邊緣上存在用于數(shù)據(jù)輸出的另一組階梯?？梢酝ㄟ^對硅晶片進(jìn)行微加工使得在其中存在通過光刻法限定的蝕刻孔或者通過對薄金屬片的傳統(tǒng)機械加工來制造陰影掩模?？梢詫⒔o定的掩模用于制造多個晶片。掩才莫的壽命極限將由掩才莫中的孔的邊緣上的沉積材料的堆積確定，所述堆積導(dǎo)致其變粗糙。如果期望以磁性納米線不會穿過管芯的全寬的方式將串行數(shù)據(jù)分成扇區(qū)，則在每個管芯的陰影掩模中將需要多個孔，以允許用于每個數(shù)據(jù)扇區(qū)的輸入和輸出階梯的單獨集合。一旦已經(jīng)沉積階梯式的多層膜，則用在普通光刻工藝中膝光、顯影并蝕刻的限定磁性納米線的光致抗蝕劑和線路來涂敷晶片。光掩模需要限定長到足以完全橫穿階梯中的所有臺階的數(shù)據(jù)承載納米線。已完成對主要實施例的說明。現(xiàn)在討論電路元件的適當(dāng)設(shè)計參數(shù)。每個納米線具有長度'T，、寬度"w"、以及深度"d"。納米線寬度通常在亞微米范圍內(nèi)，諸如小于0.2nm(200nm)，更特別地是，可通過傳統(tǒng)光刻達(dá)到的寬度的量級(目前為130nm~65nm,但不斷減小)。納米線深度"d"由磁性材料的厚度限定。通常，通過諸如化學(xué)汽相淀積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、熱蒸發(fā)或濺射等某種形式的沉積工藝來制造納米線，并且其具有通常在lnm至100nm范圍內(nèi)的厚度。納米線由諸如坡莫合金(NixFey，其中x-80士2且y-20土2)等軟磁材料制成。所述磁性材料可以是均質(zhì)或非均質(zhì)的。均質(zhì)磁性材料包括鐵磁材料或亞鐵磁材料。特定示例是坡莫合金、其它鎳鐵合金、鈷鐵合金、或鎳鈷鐵合金。進(jìn)一步的示例是包含Ni、Co和Fe中的一種或多種的合金(可選地，包括Si、B、Zr、Hf、Cr、Pd、和Pt中的一種或多種)。納米線將被沉積在適當(dāng)?shù)囊r底材料上，通常是用于與集成電路元件集成的硅(Si)或其它半導(dǎo)體襯底。所述電極可以由任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體制成，包括Au、Cu、Al、Mg、Zn、Pd、Pt或這些導(dǎo)體或其它元素的合金、或退化摻雜半導(dǎo)體的合金或珪化物。通常，我們設(shè)想具有上至芯片尺寸的長度的數(shù)據(jù)承載納米線，所述芯片尺寸可以具有l(wèi)mm至lcm，或者可能是幾厘米的量級。所述計時納米線可以具有類似的長度或者可以較短?？梢栽O(shè)想格柵間距減小至用現(xiàn)有技術(shù)的光刻處理可實現(xiàn)的最小值，例如現(xiàn)在的90nm，不久之后將達(dá)到65nm。例如，減小至兩倍于納米線寬度的格^f冊間距在拓樸學(xué)上是可能的，因此襠4t間距可以低到光刻限制尺度的兩倍。然而，光刻極限的較大倍數(shù)的格柵間距是理想的，例如是納米寬度的至少3、4、5、6、7、8、9或10倍，以提供可能具有與計時納米線的1000~100，000個交叉(很可能在幾千與幾萬交叉節(jié)點之間)的數(shù)據(jù)承載納米線。還應(yīng)注意的是納米線不必是直的。關(guān)于這一點，已知納米線中的小于約30度的淺彎曲不會產(chǎn)生顯著的疇壁釘扎效果。因此，例如當(dāng)便于設(shè)備集成時，可以結(jié)合彎曲。現(xiàn)在介紹磁性模擬建模結(jié)果，其更詳細(xì)地示出參照圖4至7示意地示出的"吸入"和"吐出"動作如何發(fā)生。圖18示出最初在數(shù)據(jù)納米線的左臂中具有"向上"手性的頭對頭(即帶正磁荷的)數(shù)據(jù)疇壁^^向下通過計時納米線的"向左"手性的尾對尾(即帶負(fù)磁荷的)橫向疇壁捕捉在結(jié)處的才莫擬結(jié)果。示出了在六個連續(xù)時間間隔處的交叉區(qū)域中的磁化的六個畫面(panels)。在此圖中，示出了類似于圖5AD示意性地示出的"吸入"動作，不同的是在該才莫擬中計時納米線中的疇壁向下通過(而非向上)。然而，此差異與i殳備動作無關(guān)。在畫面1中，在左臂處可看到具有"向上"手性的頭對頭(數(shù)據(jù))疇壁，且在上部臂中可看到具有"向左"手性的尾對尾(計時)疇壁。在畫面2中，計時疇壁到達(dá)結(jié)并吸引翁:據(jù)疇壁。在畫面3、4和5中，數(shù)據(jù)疇壁仍在結(jié)處且計時疇壁出現(xiàn)在下部臂中。在畫面6中，"吸入，，動作完成，數(shù)據(jù)疇壁被穩(wěn)定地釘扎在該結(jié)處，且計時納米線不具有在結(jié)附近的疇壁。圖19示出具有"向上"手性的頭對頭(即帶正磁荷的)數(shù)據(jù)疇壁最初;故向下通過計時納米線的"向右，，手性的頭對頭(即帶正磁荷的)橫向疇壁捕捉在結(jié)處且隨后從交叉中向右射出的模擬結(jié)果。示出了在五34個連續(xù)時間間隔處的交叉區(qū)域中的磁化的五個畫面。在此圖中，示出了類似于圖5EH示意性地示出的"吐出"動作，不同的是在該模擬中計時納米線中的疇壁向下通過(而非向上)。然而，此差異與設(shè)備動作無關(guān)。在畫面1和2中，看到計時疇壁沿著上部臂向下運動并接近數(shù)據(jù)疇壁被釘扎的結(jié)。在畫面3和4中，可看到數(shù)據(jù)疇壁的向右射出，在畫面4中計時疇壁在下部臂中出現(xiàn)。在畫面5中，"吐出"完成，可在右臂的右端看到數(shù)據(jù)疇壁，且計時疇壁從下部臂的所示部分的底部消失。這些模擬顯示對于"吸入"和"吐出"動作，與疇壁的磁荷狀態(tài)和手性相關(guān)，其中需要選擇計時和數(shù)據(jù)疇壁的磁荷狀態(tài)和手性的適當(dāng)組合，以便實現(xiàn)期望的"吸入"和"吐出"結(jié)果。雖然已相當(dāng)詳細(xì)地描述了以上實施例，但一旦完全理解以上公開內(nèi)容，許多變形和修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將變得顯而易見。例如，納米線在設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入側(cè)處的終止不必如上所述，作為替代，可以類似于讀出結(jié)構(gòu)，場發(fā)生電極被嵌入半導(dǎo)體襯底中或與之集成。為了通過用于層沉積的陰影掩模制造工藝來實現(xiàn)此目的，還優(yōu)選的是將讀出側(cè)構(gòu)造反轉(zhuǎn)，以4更讀出結(jié)構(gòu)變得類似于讀入結(jié)構(gòu)，其中磁性檢測器布置在階梯上面而不是在其下面。此外，所逸磁場生成器不必布置在磁性納米線結(jié)構(gòu)之上，即在襯底之上。作為替代，其可以被布置在襯底之下，例如接合到襯底的下側(cè)，所述襯底可以被蝕刻掉以使得磁場生成器能夠被布置得更接近于納米線陣列。勿庸置疑，如果期望兩個磁場生成器用于分別沿x和y方向產(chǎn)生場，則如果將一個接合在襯底之上而另一個接合在村底之下可能是方便的。在場發(fā)生芯片之上產(chǎn)生的磁場將保持強度均勻的距離大致上等于芯片本身的橫向尺寸。因此，如果存在l平方厘米的場生成器芯片，則只要存儲層在場生成器的表面的大約lcm以內(nèi)，場強度將被保持。在這種情況下，很容易將場生成器固定在存儲芯片下面。然而，不需要在給定時間激活所有納米線。相反，可以將數(shù)據(jù)存儲分成扇區(qū)，以便只有包含相關(guān)文件的扇區(qū)被移位。這使得能夠?qū)錾善鞣侄?，從而不需要激勵整個生成器，因此顯著地降低的功率消耗。然而，現(xiàn)在生成器的有效尺寸減小了，因此場生成器芯片必須更近地接近于存儲芯片。應(yīng)根據(jù)扇區(qū)劃分進(jìn)行得有多精細(xì)來判定是否可以將場生成器設(shè)置在存儲芯片下面，因此存在制造精度與功率消耗之間的權(quán)衡。意圖在于將所附權(quán)利要求解釋為涵蓋所有此類變形和修改及其等價物?？傊谥С直划牨诜珠_的單個磁疇的磁性納米線提供了一種串行磁性海量存儲設(shè)備及相關(guān)數(shù)據(jù)存儲方法。每個數(shù)據(jù)存儲納米線沿著其長度具有多個交叉納米線，形成構(gòu)成疇壁釘扎點的交叉結(jié)。通過在場的作用下使磁疇運動而通過每個數(shù)據(jù)存儲納米線饋送數(shù)據(jù)，所述場在與交叉納米線的對準(zhǔn)與反對準(zhǔn)之間交替。以疇壁的手性對數(shù)據(jù)編碼，使用向上和向下手性的橫向疇壁來對0和1編碼。用能夠使具有預(yù)定義手性的疇壁的疇成核的適當(dāng)成核生成器將數(shù)據(jù)讀入到每個納米線中。用能夠感測手性的適當(dāng)磁場傳感器從每個納米線讀出數(shù)據(jù)。參考文獻(xiàn)1.US2005/094427"Magneticshiftregisterwithshiftablemagneticdomainsbetweentworegions,andmethodofusingthesame，，Parkin2.US2005/186686"Methodoffabricatingdatatracksforuseinamagneticshiftregistermemorydevice"ChenandParkin3.US2004/251232"Methodoffabricatingashiftablemagneticshiftregister"ChenandParkin4.US2005/078509"Systemandmethodforreadingdatastoredonamagneticshiftregister"Parkin5.US2004/252539"Shiftablemagneticshiftregisterandmethodofusingthesame"Parkin6.US2004/252538"Systemandmethodforwritingtoamagneticshiftregister"Parkin7.Zhu，Allwood,Xiong，CowburnandGruetter:"Spatiallyresolvedobservationofdomain-wallpropagationinasubmicronferromagneticNOT-gate"App.Phys.Letts.，vol,87062503(3pages)August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