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1、科技信息职教与成教未来磁记录技术的关键问题探讨江苏联合职业技术学院徐州机电工程分院王恒青[摘要]详细介绍了晶格介质记录技术和热辅助磁记录技术的基本原理与实现方法,阐述了两种技术实现所遇到的主要困难,介绍了两种记录技术的研究的进展,讨论了困扰磁记录技术发展的两大关键问题——超顺磁效应与高矫顽力的研究与解决途径。[关键词]超顺磁性效应高矫顽力晶格介质热辅助磁记录1、引言称为磁畴壁。宏观物体一般总是具有很多磁畴,这样,磁畴的磁今天,垂直记录技术给硬盘的记录密度带来了大幅度提高。矩方向各不相同,结果相互抵消,矢量和为零,整个物体
2、的磁矩但如何再提高它的存储容量仍然是最基本的问题。随着记录密为零,它也就不能吸引其它磁性材料。度的增大,还要遇到新的阶段的超顺磁效应,为了对抗这一效磁畴的形成是由于铁磁体具有很强的内部交换作用,铁磁应,将使用高矫顽力的材料,同时磁头的写入将会变得更加困物质的交换能为正值,而且较大,使得相邻原子的磁矩平行取难。因此,今后为了实现密度更高的磁记录,需要新一代存储技向,发生自发磁化,在物质内部形成许多小区域,即磁畴。这种自术,采用以人工方式对磁性材料进行规则排列、被称为“晶格介生的磁化强度叫自发磁化强度MS。因此自发磁化是铁磁
3、物质质(PatternedMedia)”的记录介质。目前纳米技术的发展,由铝的基本特征,也是铁磁物质和顺磁物质的区别所在。经过阳极氧化而成的氧化铝存在大量纳米级的纳米孔。通过在大量实验证明,为了保持自发磁化的稳定性,必须使强磁体这些纳米孔中填充磁性金属,就有望实现晶格介质。另外,因使的能量达最低值,因而就分裂成无数微小的磁畴,形成磁畴结用高矫顽力的材料带来的磁头写入困难,需要加热降低材料的构。每个磁畴的体积大约为10-9cm3,约有1015个原子。矫顽力以便顺利地写入记录的热辅助技术正在研制中。本文将2.2晶格介质的实现
4、技术对以上两种技术的基本原理以及研究与发展情况作一讨论。晶格介质记录的原理非常简单,却并不容易实现。在存储密2、晶格(磁)介质记录技术度为100Gbit/平方英寸的时候,两个单畴磁岛的中心距离是硬盘的磁性记录技术经过50多年的发展,就在磁性粒子体86nm;如果把存储密度提高到1Tbit/平方英寸,两个单畴磁岛积不断缩小、由此不断解决新的超顺磁效应中不断地发展。的中心距离将会缩短到27nm;想要实现10Tbit/平方英寸的存传统的磁记录技术中磁头的写入单位是由磁性粒子组成的储密度的话,这个距离将达到9nm了。好在经过数十年
5、的发展,磁单元,同一磁道上极性相反的相邻磁单元之间的边界称为磁现在的光刻技术已经能够实现制造磁岛,用电子束刻蚀技术将变换,当一个比特单元包含磁变换时,数据被记录为“1”,不包含图样制成模板,再用紫光刻蚀复印技术将图样翻版到硬盘盘片磁变换时,数据被记录为“0”。为了能让磁变换正确地被探测到,的基板上。磁单元需要一定的尺度,因此一个比特单元至少要包含50～电子束刻蚀技术以电子束为刻蚀手段达到刻蚀目的的技100个磁性粒子。为了避免超顺磁效应的影响,磁性粒子也不能术,电子束波长极短,束斑直径很小,采用电子束刻蚀能够获得太小,这就
6、限制了存储密度的提高。很显然,如果能够进一步减及高分辨率的刻蚀结果。其刻蚀的精度可以满足10nm最小线小写入单位的尺度,就可以提高存储密度。突破1Tbit/平方英宽的要求,而且不需要掩模版,不存在硅片和掩模板之间的平行寸的存储密度。度问题。电子束刻蚀技术在透明的模板基板上涂有一层电子束2.1晶格介质技术的基本原理固化光刻胶,使用高精细的电子曝光机可以在其上生成直径众所周知,金属多为晶体结构,即金属原子均按一定的几何20nm的曝光(固化)点,清洗掉未固化的电子束光刻胶后,采用形式作有规则的排列,将表示这种排列形式的空间格子
7、称为晶等离子体蚀刻技术就可以得到带有精细的洞穴网格结构的模格。更为简捷地说,晶格就是空间格子。用点和线反映晶体结构板。的周期性(空间点阵)实际晶体的微粒(原子、离子和分子)位于再使用紫光刻蚀复印技术将模板的图样翻版到硬盘盘片的晶格结点上。晶格用以表示晶体的周期性结构。基板上。在盘片基板上涂有一层很薄的液态纳米刻印光刻胶,将晶格介质技术的基本原理很简单,就是生成更小尺度、有序模板翻转覆盖到基板上,使之压入光刻胶层,使用紫外光照射,排列的“单畴磁岛”作为写入单位(见图1)。如果同一磁道上相紫外光透过透明的模板将固化光刻胶,待
8、撤去模板后再使用等邻单畴磁岛的极性相反,数据被记录为“1”,相同则被记录为离子体刻蚀盘片基板,留下要复制的图样。最后是在刻蚀好的盘“0”。这样一个比特单元的尺度就相当于一个单畴磁岛的尺度,片基板上,采用金属沉淀技术生成磁记录层,制成凸起的部分即因此晶格介质技术的存储密度将两倍于传统垂直记录技术的存单个的“磁岛”。储密
