摘要:本文对当前的磁纳米存储技术进行了介绍,并对其存储机理及发展前景进行了分析。磁存储技术将追求更小的信息位尺度,面临接近其原理上的超顺磁效应限制,被广泛应用于信息的存储机理研究及存储器件的设计,成为超高密度信息存储的研究热点。 关键词:纳米技术、磁性、信息存储磁
引言
纳米材料,从物理意义上讲,是指材料的线度比电子的德布罗意波长或电子的平均自由程短或相当的材料,即材料的基本单元至少有一维的尺寸在0.1-100 nm范围内,这也就是材料专业中所说的低维材料,包括二维的薄膜材料、一维的纳米线(管、带)及零维的纳米颗粒。就目前的现代化工业发展情况,纳米薄膜相较纳米线、纳米颗粒而言,在应用方面已获得了较大的发展,其中一个重要的应用就是计算机中的硬盘数据存储。 智力积木采用磁性薄膜材料的数据存储设备——计算机硬盘,其数据存储在密封于洁净的硬盘驱动器内腔的若十个磁盘片上。硬盘的盘片是硬盘的核心组件之一。这些盘片一般是在镁铝合金的片基表面镀覆上磁性材料而形成的。在磁盘片的每一面上,以转动轴为轴心、以一定的磁密度为间隔的若十个同心圆就被划分成磁道(track ),每个磁道又被划分为若十个扇区(sector ),数据就按扇区存放在硬盘上。
硬盘中磁性材料的物理性能和磁层结构直接影响着数据的存储密度和所存储数据的稳定性。目前磁存储材料主要为CoCrPt系纳米磁性薄膜,厚度仅为20—30 nm。电脑防尘罩
1磁存储技术
1.1磁存储发展历史
1928年,德国德雷斯诺工程师Fritz Pfleumer 发明了“会发声的纸”——录音淋幕机
网版张力计
磁带。其基本工作原理是:将粉碎的磁性颗粒用胶水粘在纸条上,制备成磁带。磁带在移动过程中,随着音频信号强弱,磁带被磁化程度也会发生变化,从而记录声音。利用该纸带可以存储模拟信号,这是利用磁性作为信息存储的最早记录。然而,纸条比较脆弱,当时无法实用化。随后,基于纸条磁带的设计提出了复合材料式双层磁带结构。该结构由底层为30um厚度的醋酸纤维素薄膜和上层为20um厚的羟基铁粉和醋酸纤维素混合物组成,提高了磁带的机械强度,从而实现了真正的磁带。1933年,Eduard Schueller发明了环形磁头,这是磁记录的一个重要进展。磁场可以被控制在很小范围内,从而实现了较高密度的信息存储。然而,磁带用于计算机则是从1951年开始的。在磁带之后,新的磁性存储技术也层出不穷,在速度和容量上体现出巨大的优势。然而,磁带存储在历史上功绩依旧不可磨灭。磁带存储是当前存储器设备中单位存储信息成本最低、容量最大、标准化程度最高的常用存储介质,也是一些重要资料档案的首选存储介质之一。1.2磁存储技术现状
目前成熟的信息存储技术根据记录方式不同,大致可以分为磁存储和光存储两大阵营。磁存储密度的提高主要依赖于磁介质材料的改进,要求磁记录介质具有更高的矫顽力和更低的剩余磁化强度·厚度乘积。20世纪70年代主要用在塑料薄膜和金属薄片上涂敷磁性氧化物(如Fe3O4 CrO2, Co包覆Fe2O3等)的方法来制作磁带和磁盘,存储密度只约为1 Mbit/cm2量级,以后采用超细磁性粉末(Fe-Co-Ni合金磁粉),以及薄膜磁头使存储密度有所提高。20世纪90年代后使用磁控溅射方法制备连续金属磁性薄膜,这样可减小颗粒间界面,提高磁存储密度矫顽力已超过320 kA/m。最近研究的CoCrPt/CoCrTa/Cr三层磁记录膜,矫顽力已经增加到480 kA/m以上,记录密度可达109bit/cm2
3纳米尺度上的磁存储技术
漂浮大陆
磁光材料和磁泡材料都是随磁存储技术的发展而采用的磁信息存储材料。磁光材料能使光在磁场作用下改变它的传输和反射方向。应用较多的磁光存储材料