Новая концепция записи на жесткие диски винчестеров
Плотность записи жестких дисков компьютеров повышается с такой стремительностью, что для новых поколений винчестеров требуется оптимизация уже не только материала носителя информации, но и самой концепции ее записи. Международная группа физиков разработала новую концепцию получения мельчайших сверхплоских магнитных структур.
В результате ионного облучения (на 3D-схеме обозначено голубыми шариками) изначально упорядоченный двухкомпонентный сплав (белые и красные атомы) становится неупорядоченным. Неупорядоченная фаза приобретает намагниченность и, соответственно, северный и южный полюс, по аналогии со стержневым магнитом. Расположение полюсов используется для записи информации.
Рисунок: FZD
В прошедшие десятилетия для очередного повышения плотности записи на жестких дисках оптимизации подвергался только сам материал дисков. Запись на них производится путем намагничивания отдельных участков их поверхности — «зерен», из которых состоит ферромагнитный материал. С развитием технологии эти зерна становились все меньше. Одновременно увеличивалась устойчивость записи (на профессиональном жаргоне — «магнитная анизотропия»). Минимальная единица информации (1 бит) записывается, как правило, в сотне таких зерен, каждое из которых величиной порядка 10 нанометров. Зерна располагаются в магнитных слоях одно к одному. Настало время, когда дальнейшее уменьшение размеров зерен — без потери свойств записи — невозможно. Можно было бы попытаться уменьшать количество зерен, необходимое для записи одного бита информации. Но это неизбежно привело бы к увеличению вероятности ошибок при считывании. Тогда ученые додумались использовать еще один магнитный островок в качестве ячейки памяти, который может быть и крупнее — главное, чтобы он был точно позиционирован.
Такие магнитные островки можно сделать, например, с помощью общеизвестной технологии наноструктурирования сплошной магнитной поверхности материала. Этот способ, однако, имеет один существенный недостаток: полученные таким образом нано-островки располагаются на поверхности материала и делают ее шероховатой, что отрицательно влияет на головку записи-считывания, которая «парит» над поверхностью диска на высоте меньше 20 нанометров. Так возникла потребность в концепции, которая, с одной стороны, позволила бы опустить порог магнитного структурирования ниже 100 нанометров, а с другой — оставить поверхность диска неизменно ровной.
Физикам из немецкого исследовательского центра Дрезден-Россендорф (FZD) в сотрудничестве с коллегами из Испании, США, Швейцарии и Швеции, а также своими земляками — дрезденским Институтом изучения твердого тела и материалов им. Лейбница (IFW) — удалось получить сверхплоский наномагнит из сплава железа и алюминия, при этом поверхность материала была обработана примесными атомами. Ученые облучали поверхность очень узко сфокусированными ионными потоками таким образом, что только облученные области материала приобретали ферромагнитные свойства. Необлученные же области оставались ненамагниченными. «Световое пятно» от такого ионного луча на поверхности материала имеет в поперечнике несколько нанометров. Это впервые сделало возможным достичь размера включенных в материал наномагнитов существенно ниже 100 нанометров. В то же время, доза облучения невелика, поэтому рельеф материала не нарушается, и поверхность остается неизменно ровной.
Статья дрезденских исследователей опубликована в журнале Small. Авторы считают, что их наномагниты отвечают всем требованиям новой концепции магнитной записи данных. В настоящий момент, для того чтобы обеспечить технологическую применимость этой концепции, ученые работают над улучшением устойчивости записи.
Источники: www.pro-physik.de, www.interscience.wiley.com
Константин Вегенер - Российский электронный наножурнал
по информации strf.ru