Магнитная запись

системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty,

Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

Lection №2

характеристики;
●

состав.

Гигантский магниторезистивный эффект: до и после.

Технологии записи данных: ● продольная запись;
● поперечная (перпендикулярная) запись;
● термостимулированная запись; ● структурированная запись (Pattern Media).

Физические пределы плотности для каждого метода магнитной записи.

Жесткий диск: ● организация;
● протоколы;
● интерфейсы.

Проблема суперпарамагнетизма

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

для магнитной записи?
Классификация магнетиков
Физический факультет, ЭВУ и системы, 5

семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

основных магнитных свойств,
в подавляющем большинстве случаев - предельно достижимое

значение:
Br;
коэффициента выпуклости петли гистерезиса;

● однородность магнитных свойств в пределах промышленных партий ферропорошка;

Магнитные свойства:

● минимальная дисперсия полей перемагничивания микрочастиц ферропорошка.

Коэрцитивная сила;
Остаточная индукция(намагниченность).

Physics Faculty, Lection : Magnetic nanocrystalline materials for high-density recording, October 30th 2012 Dr.Mokhovikov Alexander Yurievich

однородность размеров,
в идеальном случае -монодисперсность;
● оптимальные размеры;
● отчетливо

выраженная анизотропия формы частиц;
● отсутствие пор и трещин.

Структурные требования

Physics Faculty, Lection : Magnetic nanocrystalline materials for high-density recording, October 30th 2012 Dr.Mokhovikov Alexander Yurievich

спина является его связь с магнитным полем. Спин не только заставляет

частицу откликаться на магнитное поле, но и сам его порождает. В частности, магнетизм в ферромагнетиках как раз получается из-за того, что спины всех ионов железа выстраиваются в одинаковом направлении. Между прочим, само по себе наличие большого спина у ионов переходных металлов. Спин не только заставляет частицу откликаться на магнитное поле, но и сам его порождает. В частности, магнетизм в ферромагнетиках как раз получается из-за того, что спины всех ионов железа выстраиваются в одинаковом направлении. Между прочим, само по себе наличие большого спина у ионов переходных металлов целиком обязано еще одному знаменитому закону — первому правилу Хунда, которое тоже является чисто квантовым эффектом.

Концентрация 3d-электронов проводимости в зависимости
от энергии.

H=0

H≠0

Без магнитного поля концентрация электронов со спином вверх и вниз одинаковая.

В присутствии магнитного поля (т.е. внутри ферромагнетика) энергии электронов со спином по и против поля сдвигаются

В результате концентрация электронов вблизи энергии Ферми (EF) разная.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

было
Как только научились изготавливать разные слойки, принялись эксперименты с разными

комбинациями материалов, в том числе и с чередующимися слоями ферромагнетика и немагнитного металла.

В ходе этих исследований выяснилась одна интересная вещь. Если правильно подобрать материал для немагнитных слоев и его толщину, то магнитные слои приобретут «противоестественную» для ферромагнетика тенденцию чередовать ориентацию намагниченности

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

разобраться с тем, что происходит с электрическим током, который течет сквозь такую

слойку поперек слоев.

В отсутствие внешнего магнитного поля слои железа намагничены в чередующемся направлении. Двигаясь поперек слойки, электроны со спином вверх чувствуют большое сопротивление внутри слоев с магнитными полем вверх, но слабое сопротивление внутри слоев с магнитными полем вниз.
Для электронов со спином вниз всё в точности наоборот. Поскольку и тех, и других слоев — одинаковое число, то оба сорта электронов оказываются в равноправной ситуации.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

слоев, то электроны двух типов окажутся в разных условиях. Электроны, ориентированные

по полю, везде, во всех слоях, испытывают большое сопротивление, то есть их вклад в ток уменьшится. В то же время электроны, ориентированные в противоположном направлении, испытывают везде маленькое сопротивление.

Иными словами, для таких электронов слойка выглядит как короткое замыкание, и переносимый ими ток заметно возрастает. Во сколько именно раз уменьшится ток со спином по полю и увеличится ток со спином против поля — зависит от свойств вещества, но в любом случае увеличение пересилит уменьшение тока, и в результате суммарное сопротивление уменьшается.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

гигантского магнетосопротивления привело к резкому увеличению плотности записи на жестких дисках.
Связь

очень простая — слойка с гигантским магнетосопротивлением явилась чрезвычайно компактным, быстрым, чувствительным и, наконец, очень простым датчиком магнитных полей. Будучи расположенной над быстро вращающейся пластиной жесткого диска, такая слойка послушно отслеживает магнитные поля пролетающих под ней битов и сразу же переводит их в электрический ток.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

между головкой и носителем (≈20nm)
δ- толщина магнитного слоя носителя(≈10nm)
Кроме того,

носитель должен иметь прямоугольную петлю гистерезиса с высоким значение Mr/Ms.

Величина Мr определяется из уравнения:

В предыдущей серии: Общие сведения о магнитной записи

Магнитные параметры для высокоплотных магнитных носителей

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

одним из первых, кто занялся исследованием магнитных свойств тонких плёнок.

Эта область исследований изучает спиновые свойства материалов и называется спинтроникой.
Результаты исследований позволили создать новые компактные электронные устройства.

В 1986 г. Грюнберг открыл антиферромагнитную взаимосвязь в слоях железа и хрома.
В конце 1987 г. Грюнберг открыл, почти одновременно с Альбером Фером, эффект гигантского магнетосопротивления, при помощи которого в конце 1990-х годов удалось резко увеличить ёмкость накопителей на жёстких магнитных дисках.

Принцип действия большинства головок записи/считывания информации по состоянию на 2007 год основывался на этом эффекте.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

В 1962 году Фер окончил Высшую нормальную школу в Париже, а в 1963 году он получил степень магистра в Сорбонне.
В 1970 году стал доктором философии (PhD) в университете Париж-юг, в котором он и работал научным сотрудником.
В 1988 году Фер обнаружил в слое железа и хрома эффект гигантского магнетосопротивления (ЭГМс).

— квантовомеханический эффект, наблюдаемый в тонких плёнках, состоящих из чередующихся

ферромагнитных и немагнитных слоёв.

В такой системе эффект проявляется в существенном уменьшении электрического сопротивления в зависимости от взаимной ориентации намагниченности соседних магнитных слоёв.
Эта взаимная ориентация может быть изменена, например, приложением внешнего магнитного поля. В основе эффекта лежит спино-зависимое рассеяние электронов.

GMR-устройства используют чередующиеся сверхтонкие слои магнитного и немагнитного материалов (в IBM такую структуру называют спиновым клапаном).
Самый простой вариант включает в себя три слоя: два ферромагнитных слоя, разделенных немагнитным проводником. Роль немагнитного проводника выполняет рутений. Этот металл является парамагнетиком, но когда толщина Ru-слоя составляет всего несколько атомных слоев, через него осуществляется обменная связь между ферромагнетиками. Эта обменная связь в зависимости от толщины Ru-слоя может быть как ферромагнитной, так и антиферромагнитной. В последнем случае, который и используют на практике, намагниченности ферромагнитных слоев ориентированы противоположно.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

так называемое спин-зависимое рассеяние.

Известно, причина существования электрического сопротивления металлов

— рассеяние электронов проводимости.

При протекании электрического тока электроны проводимости рассеиваются по-разному в зависимости от ориентации их спина по отношению к намагниченности слоя.

Об этом явлении и говорят как о спин-зависимом рассеянии.

Природу его можно объяснить так: в ферромагнитных 3d-металлах из-за наличия ферромагнитного обменного взаимодействия энергия электронов с разной ориентацией спинов различна - энергия электронов со спином «вверх» (ориентированным вдоль намагниченности ферромагнетика) более низкая, чем у электронов со спином «вниз».

В результате плотность состояний вблизи уровня Ферми для электронов с разными направлениями спинов также различается.

http://ufn.ru/ru/rubrics/nobel-lectures/

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

этих слоев в отсутствие внешнего магнитного поля антипараллельны.

Толщина немагнитного

слоя (Ru) очень мала, меньше длины свободного пробега электрона, поэтому в рутении электроны практически не рассеиваются => электрон проводимости при протекании тока переходит из одного слоя в другой, с противо­положным направлением намагниченности, и вероятность рассеяния электрона должна измениться.

В этом случае спиновый клапан обладает повышенным сопротивлением. Если же к многослойному образцу приложить достаточно большое внешнее магнитное поле, то намагниченности ферромагнитных слоев установятся параллельно и сопротивление понизится.

http://ufn.ru/ru/rubrics/nobel-lectures/

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

позволило избавиться от ограничения, налагаемого на плотность записи малым разрешением

традиционных головок.

Бит информации в принципе может быть рассчитан при размерах порядка нескольких нанометров. Поэтому материалы для этого должны быть нанокристаллическими.

Но при размерах уже несколько десятков нанометров наблюдается суперпарамагнитный эффект.

http://ufn.ru/ru/rubrics/nobel-lectures/

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

(Heat-Assisted Magnetic Recording, HAMR)
Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013

Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

технологиями заключается в направлении намагниченности доменов — в случае параллельной

записи оно параллельно плоскости диска, а в случае перпендикулярной, соответственно, перпендикулярно.

Однако если мы посмотрим на конкретный домен в отдельности, то никакой разницы не увидим, поскольку суперпарамагнитный предел не зависит от направления намагниченности.

Причина более высокой плотности перпендикулярной записи объясняется не какими-то внутренними характеристиками одного домена, а силами взаимодействия между соседними ячейками.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

постоянные магниты, расположенные одинаковыми полюсами друг к другу, отталкиваются, а

разными, наоборот, притягиваются.
=> при использовании технологии последовательной записи возникают силы магнитного взаимодействия соседних доменов, влияющие на магнитные поля каждой из этих частиц.

Т.е., магнитная энергия каждого домена может уменьшиться, и тогда вероятность
влияния термофлуктуаций на магнитный порядок данного домена увеличится.

При использовании перпендикулярного
расположения доменов их влияние друг на друга существенно уменьшается.

Величина Нс должна с одной стороны превышать значение этого размагничивающего поля, а с другой – учитывать возможности считывающей головки.

Поэтому для продольной записи Нс≈3 кЭ

Physics Faculty, Lection : Magnetic nanocrystalline materials for high-density recording, October 30th 2012 Dr.Mokhovikov Alexander Yurievich

состоит из нескольких десятков (70–100) мелких структурных элементов («зерен»), каждое

из которых теоретически способно выполнять функции домена и содержать в себе 1 бит информации.

В результате появляется возможность уменьшить суперпарамагнитный предел:
увеличить размеры отдельного «зерна» и хранить единицу информации в меньшем количестве «зерен».

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

требуется технология, способная наносить на поверхность носителя отпечатки столь малой

длины. Значение 27 нм находится на пределе возможности оптической литографии — метода, применяющегося сегодня для изготовления микросхем и продуктов на их основе (например, процессоров).

Поэтому производители жестких дисков планируют применять другие
литографические методы или использовать самоорганизующиеся материалы (примером подобного материала может послужить FePt сплав).

● Материал носителя — не единственная проблема структурированной технологии, инженерам также придется разработать механизмы синхронизации магнитных импульсов головки и «островов», а также создать специальные навигационные метки для головки.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

со структурированными носителями, ведут как минимум две лидирующие компании-производителя:
Hitachi Global

Storage Technologies (HGST)
Seagate.
Причем первая из них возлагает на данный метод большие надежды.

Предел их теоретической плотности может достигнуть отметки несколько терабит на квадратный дюйм.
Если же разработчикам удастся придумать материалы с однозернистыми «островами», то возможны и вовсе фантастические результаты — с плотностью до нескольких десятков и даже сотен терабит.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

требуется значительная коэрцитивная сила, которая не может создаваться современными головками.

В технологии HAMR она и не создается —
во время записи носитель нагревается, его коэрцитивность падает и требуемая сила становится гораздо меньше.

Нагрев малой части носителя происходит с помощью теплового лазера, интегрированного в записывающую головку

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

в головку;

позиционирование: обеспечить нагрев именно

той области, которая необходима;

охлаждение;

материал носителя с заданными свойствами, а именно:
с высокой Hc при комнатной температуре и низкой Hc при температуре записи.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

использования в качестве записывающего слоя принципиально новых материалов с высоким

уровнем анизотропности.
Речь может идти о таких сплавах, как Fe14Nd2B, CoPt, FePt или даже Co5Sm.

Кроме того, специалисты из Seagate всерьез полагают, что в HAMR винчестерах придется ставить 2 раздельные головки. Наиболее необычным является считывающий элемент – это оптическая головка! Точнее, не совсем оптическая, в ней будет использоваться специальное твердотельное зеркало (Planar Solid Immersion Mirror).

В технологии HAMR положен эффект снижения Нс магнита при его нагреве. Если же нагреть магнитный материал до Tc, то его Нс =0. Зависимость коэрцитивности материала от его температуры, демонстрируется на рисунке.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

материала предлагается использовать нагревательный элемент, в основе которого лежит полупроводниковый

 лазер.
Световое излучение лазера должно быть сконцентрировано на той дорожке, на которую и осуществляется запись.

В технологии HAMR выделяют два метода записи:
-  магнитное доминирование
(Magnetic dominant);
оптическое доминирование
(Optical dominant).

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

доминирования световое пятно, осуществляющее разогрев магнитного материала, имеет большие размеры,

чем ширина дорожки

Ширина дорожки определяется шириной сердечника записывающей головки.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

Характерной особенностью данного метода является то, что магнитный материал разогревается до температуры, которую называют температурой записи Tw.

что при ее достижении Нс домена становится меньше величины магнитного

поля записывающей головки, но при этом до точки Кюри домен не разогревается.

Т.е., разогревом домена обеспечивается просто снижение его Нс, а не полное его "размагничивание", как это происходит в точке Кюри.

Светового пятно лазера при таком методе записи  имеет размер порядка 1 мкм.

Ширина дорожек, а значит и плотность записи в таком методе ограничивается конструктивными особенностями записывающей головки.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

значительно меньшим размером светового пятна – менее 50 нм.
Физический факультет,

ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

Ширина дорожки в этом случае определяется именно диаметром светового пятна, а ширина записывающей головки оказывается несколько больше ширины дорожки

Именно этот метод позволяет добиться меньшего размера магнитного домена и обеспечивает большую плотность записи, ведь ширина дорожки составляет всего 40-50 нм.

записи необходимо использовать материалы с большей Hc.
В результате, магнитный

домен необходимо разогревать до большей температуры, т.е. до Tc, при которой магнитный материал имеет Hc=0 и его очень легко перемагнитить, не смотря даже на малые габариты записывающей головки, а, значит, не смотря и на малое значение ее записывающего магнитного поля.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

можно сказать, что на сегодняшний день реально обсуждается использование лишь

первого метода,
т.е. метода магнитного доминирования.

Это связано с тем, что пока еще не созданы лазеры с таким малым размером светового пятна, как 50 нм, и их разработка ограничивается дифракционным пределом.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

получении лазера, формирующего световое пятно размером 88 х 60 нм

с оптической мощностью 17%.

Имеются разработки, позволяющие получить и меньшие значения светового пятна, но  мощность подобных лазеров пока еще незначительна (около 1.5%) , чтобы говорить об их применении в качестве нагревателя поверхности.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

Отдельные фирмы-производители разрабатывают системы, в которых  лазер фокусируется с помощью прецизионной зеркальной системы до размеров, приемлемых для записи с оптическим доминированием.

как уже говорилось, предлагается использовать нагревательный элемент на основе лазера.

При этом световое излучение лазера должно быть в максимальной степени сфокусировано.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

элементу:

- диаметр формируемого светового пятна должен быть менее 50 нм;
оптическая

эффективность должна быть на уровне 2%, чтобы обеспечить разогрев материала до необходимой температуры;
Оптическая эффективность элемента обычно определяется путем сопоставления выходного и входного светового потока, проходящего через заданные оптические поверхности.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

- длина затухания светового потока должна быть более 10 нм, т.к. между нагревательным элементом и поверхностью магнитного носителя имеется определенный зазор;
- нагревательный элемент должен хорошо интегрироваться в состав магнитной головки;
- процесс производства нагревательного элемента должен быть совместим с процессом производства магнитной головки;
- конструкция головки должна позволять осуществлять прецизионную регулировку расстояния меду световым пятном и записывающим магнитным полем.

где S(λ)- спектральная чувствительность фотоприемника; τ(λ)- спектральная характеристика измерительного светофильтра (r, g или b); Ф(λ)- спектр источника света; ρ(λ) - спектральный коэффициент отражения измеряемого образца; - пределы интегрирования, граница зон спектра - записи.

этих элементов записывающие магнитные поля ограничивается величиной Hw=100 Oe, т.к.

они комбинируются с катушкой без магнитного сердечника.
Т.е., эти элементы достаточно плохо интегрируются с магнитной головкой.

В качестве нагревательного элемента, в принципе, могут использоваться следующие устройства:
- гребенчатый волновод;
- дуговая подвесная излучающая антенна;
- плоский дифракционный элемент;
- SMASH-головка.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

разработанный Fujitsu
Fujitsu предлагает использовать в качестве нагревательного элемента
слоенную дифракционную

структуру.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

Такая структура очень хорошо сочетается с магнитной головкой, и процесс ее производства совместим с технологией изготовления современных магнитных головок. Все это означает, что головка чтения, головка записи и нагревательный элемент могут изготавливаться на подложке из AlTiC (алюминий-титан-углерод) планарным методом.

и состоит из 7 слоев.

Данная структура, в какой-то мере,

может называться зеркальной фокусирующей оптической системой, которая преобразует входной световой поток в световое пятно малого размера.
Основная идея работы такого многослойного элемента заключается в следующем. В центральной части структуры средний (оксид-кремниевый) слой образует совместно с соседними алюминиевыми слоями однопериодный переход с высоким коэффициентом отражения. Одновременно с этим, граница слоев алюминия и алмаза образует с обеих сторон многослойной структуры переходы с низким коэффициентом отражения и с некоторым (небольшим) количеством периодов.
Все этот способствует увеличению коэффициента оптической передачи нагревательного элемента. В результате, входной световой поток с длиной волны 400 нм преобразуется в световой поток, имеющий размер 30 нм (в плоскости X), за счет высокого коэффициента оптической передачи нано-лучей, проходящих через слой оксида кремния.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

поляризованный в плоскости X, начинает распространяться и в плоскости Y

из-за интерференции лучей, отраженных от боковых стенок структуры.
В результате, на выходе нагревательного элемента формируется световое пятно размером 45 нм (в плоскости X) на 60 нм (в плоскости Y). Длина затухания в плоскости Z составляет 15нм, что сопоставимо с величиной магнитного зазора.

На данный момент времени недостатком рассмотренного нагревательного элемента является, все-таки, высокий коэффициент оптической передачи, который находится на уровне 1.6%, что явно недостаточно, в соответствии с указанными выше требованиями.
Однако, на взгляд разработчиков, данная структура является оптимальной и перспективной, и продолжают работы по повышению ее оптической эффективности. Многослойный нагревательный элемент очень хорошо сочетается с обычной магнитной головкой и может быть изготовлен методом травления или напыления.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

HAMR, в которой используется традиционная магнитная головка записи и многослойный

нагревательный элемент

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

технологии НAMR предлагается использовать синтетические ферромагнитные материалы (SFM). Одним из

примеров SFM может служить композитный носитель, состоящий из следующих слоев:

- тонкая основа (нижний слой) из кобальт-хромового сплава (CoCr);

- толстый верхний слой из сплава кобальта-хрома-платины-бора (CoCrPtB);

- слой рутения (Ru), расположенный между двумя ферромагнитными слоями.

Подобная структура с широким слоем магнитного материала обладает высоким значением константы Ku и высоким значением фактора стабильности при малом размере магнитного домена.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

несколько лет в индустрии жестких дисков ожидаются более существенные технологические

изменения, чем за весь пятидесятилетний период ее существования.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems,

5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

физический предел плотности в 500 Гбит/дюйм2
Продольная запись
имеет физический предел

плотности в 23 Гбит/дюйм2

Структурированная запись
имеет физический предел плотности в 4 Тбит/дюйм2

Термоассистируемая запись
имеет физический предел плотности в 50 Тбит/дюйм2

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

частиц. Если такие частицы достаточно малы, то они переходят в

однодоменное состояние, т.е. становятся равномерно намагниченными по всему объёму.

Магнитный момент таких частиц может случайным образом менять направление под влиянием температуры, и при отсутствии внешнего магнитного поля средняя намагниченность суперпарамагнитных частиц равна нулю.

Но во внешнем магнитном поле такие частицы ведут себя как парамагнетики даже при температуре ниже точки Кюри или точки Нееля. Тем не менее, магнитная восприимчивость суперпарамагнетиков намного больше, чем парамагнетиков.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

диск, в компьютерном сленге «винч́естер», «винт», «хард», «харддиск» — устройство

хранения информации, основанное на принципе магнитной записи.

Информация в винтах записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома.

Жёсткий диск состоит из:
гермозоны:
● диски (пластины) с магнитным покрытием;
● блок головок с устройством позиционирования;
● электропривод шпинделя.
блока электроники:
● управляющий блок, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);
● буферную память;
● интерфейсный блок;
● блок цифровой обработки сигнала.

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

концентрические кольцевые области.
Каждая дорожка делится на равные отрезки —

секторы(минимальные адресуемые области данных: размер сектора традиционно равен 4096 байт/был 512 байт).

Адресация CHS предполагает, что все дорожки в заданной зоне диска имеют одинаковое число секторов. и секторы.

Конкретный способ определяется производителем и/или стандартом, но, как минимум, на каждую дорожку наносится магнитная метка, обозначающая её начало.

Цилиндр — совокупность дорожек, равноотстоящих от центра, на всех рабочих поверхностях пластин жёсткого диска.

Номер головки задает используемую рабочую поверхность (то есть конкретную дорожку из цилиндра), а номер сектора — конкретный сектор на дорожке.

Низкоуровневое форматирование и геометрия магнитного диска

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

linear block addressing, LBA)
При этом способе сектор адресуется по его

физическому положению на диске
3 координатами:
номером цилиндра,
номером головки
номером сектора.

При этом способе адрес блоков данных на носителе задаётся с помощью логического линейного адреса.

LBA = [ (Cylinder * no of heads + heads) * sectors/track ] + (Sector-1)

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems,

5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

Symposium, Poland,2010
International Workshop on Structural and Mechanical Properties of Metallic

Glasses, Spain, 2009

Pattern Media & Heat- Assisted memory record seem to be still the most perspective

Eastmag 2013: Trends in magnetism

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems,

5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th

semester,2013 Dr. Mokhovikov

Используемые Интернет-ресурсы:

PCs. — 21-е изд. — М.: Вильямс, 2012. — С.

653—700. — ISBN 0-7897-3404-4
Книга «Архитектура ЭВМ»,автор Мюллер
Книга «Архитектура ЭВМ», автор Танненбаум
Книга «Архитектура ЭВМ», автор Гук
Журнал Технической Физики, том 74, в. 7 «Магнитные свойства нанокристаллических пленок», автор Фролов
Book of Abstracts: Proceedings of Joint European Magnetic Symposia 13-17 September, 2008. - Dublin, Ireland. - 2008.
Book of Abstracts: International Workshop on Structural and Mechanical Properties of Metallic Glasses IWMG09, 2009: Books of Abstracts 17-19 June 2009. – Barselona, Spain, 2009.
Book of Abstracts: Joint European Magnetic Symposia 2010 (JEMS 2010): 23–28 August 2010 – Krakow, Poland, 2010
Book of Abstracts: EastMag Symposium 2013: 13–20 Septemper 2013 – Vladivostok, Island Russkiy, Ajax, 2013

Физический факультет, ЭВУ и системы, 5 семестр,2013 Доцент Моховиков А..Ю. Physics Faculty, Electronic Devices & Systems, 5th semester,2013 Dr. Mokhovikov

Используемая литература: