Mønstret medieteknik opnår Terabit -dataoptagelsestætheder

(PhysOrg.com) - I et forsøg på at øge optagelsestætheden for harddiske, mønstrede medier er blevet en af ​​de mest lovende strategier for at opnå optagelsestætheder ud over 1 Tbit/in ² . I mønstrede medier, data gemmes i et ensartet array af magnetiske celler, der hver indeholder en bit, snarere end i grupper af tilfældigt arrangerede magnetiske nanograiner i en tyndfilm magnetisk legering, som i nutidens harddiske. I en ny undersøgelse, forskere har udviklet en forenklet mønstret mediemetode ved at reducere antallet af trin i processen, og har vist høje densiteter fra 1,9 Tbit/in ² til 3,3 Tbit/in ² , selvom sidstnævnte tæthed stadig skal kendetegnes ved magnetiske kraftmikroskoper med højere opløsning, end der var til rådighed for undersøgelsen.

Forskerne, Joel K. W. Yang, et al., fra Institute of Materials Research and Engineering og Data Storage Institute på A*STAR (Agency for Science, Technology and Research) i Singapore, samt National University of Singapore, har offentliggjort deres undersøgelse i en nylig udgave af Nanoteknologi . Som Yang forklarede, den nye metode skubber grænserne for harddiskoptagelsestætheder.

“Ja, 3,3 Tbit/in ² er en af ​​de højeste demonstrationer til dato, ”Fortalte Yang PhysOrg.com . "Selvom der er andre ikke-magnetiske mønstre, der har højere densiteter, vi mener, at vi har fremstillet og testet magnetbits, der er de mest tætpakket. ”

Dagens harddiske har optagelsestætheder på op til 0,5 Tbit/in ² , men forbedrer denne tæthed ud over 1-1,5 Tbit/in ² muligvis ikke mulig ved hjælp af den samme granulære metode. Vanskeligheden stammer fra to grænser. Den første er en grænse for det mindste antal korn pr. Bit (hver bit kræver mindst et par snes korn), hvilket skyldes behovet for et tilstrækkeligt signal-til-støj-forhold. Den anden grænse er den superparamagnetiske grænse, hvilket begrænser den mindste kornstørrelse. Hvis kornstørrelsen er for lille, magnetiseringstilstanden bliver termisk ustabil, og kornene kan ikke længere gemme data.

I modsætning til den konventionelle metode, mønstrede medier (eller bitmønstrede medier) står ikke over for de samme grænser. Fordi magnetcellerne er litografisk mønstrede i ordnede arrays, signal-støj-forholdet er væsentligt forbedret, og hver enkelt magnetisk celle kan tjene som en smule. Og da de magnetiske celler er større end kornene, de løber ikke ind i den superparamagnetiske grænse.

Ved at overvinde begrænsningerne af granulerede medier, mønstrede medier har potentiale til at opnå optagelsestætheder langt over 1 Tbit/in ² . Nogle mønstrede medieteknikker har endda demonstreret originale mønsteropløsninger på op til 10 Tdot/in ² (før prikkerne bliver funktionelle bits), men disse fremstillingsteknikker er afhængige af mønsteroverførselsmetoder såsom ætsning eller løftning, der forringer opløsningen af ​​det originale mønster, og reducere den endelige tæthed.

For at løse problemet med mønsteroverførsel, forskerne fra Singapore har udviklet en mønstret medieproces, der ikke kræver nogen form for mønsteroverførsel. Deres teknik består af kun to trin:(1) ved hjælp af elektronstråle litografi til at mønstre arrays af prikker (eller små søjler) så små som 10 nm i diameter på et resist materiale, og (2) ved anvendelse af forstøvningsteknikker til at deponere 21 nm tykke magnetiske film oven på hele resistmaterialet. Det magnetiske materiale, der lander oven på nanoposterne, fungerer som magnetisk isolerede bits. Ved at undgå ætsning og løftningsprocesser, opløsningen af ​​de endelige mønstre er stort set identisk med opløsningen af ​​det originale litografiske mønster.

"Ætsningstrinnet kunne undgås, da e-beam-mønsteret modstår sig selv, samtidig med at det er et glimrende billedmedium for elektronstrålen, fordobles som et robust materiale, der kan bruges i harddiskfade, ”Forklarede Yang.

Ved hjælp af den nye metode, forskerne fremstillede prøver med en mønstertæthed på op til 3,3 Tdot/in ² , og scanning-elektronmikroskopbilleder viste, at de sidste magnetiske bits opretholder de samme tætheder, op til 3,3 Tbit/in ² . Fordi de magnetiske bits er fysisk forbundet med deres naboer ved små magnetiske links, forskerne måtte bekræfte, at de enkelte bits stadig var magnetisk isolerede, og at disse links ikke forstyrrede hver bit mulighed for at lagre data. At gøre dette, de observerede prøverne under et magnetisk kraftmikroskop, mens de anvendte magnetfelter med forskellige styrker til at skifte individuelle bits. For prøver med tætheder op til 1,9 Tbit/in ² , mikroskopet viste, at individuelle bits kan skiftes uafhængigt af deres naboer; udover det, mikroskopet kunne ikke løse individuelle bits på grund af sin egen opløsningsgrænse.

"Den største fordel ved denne teknik er, at den endelige densitet/opløsning af de fremstillede bits blev holdt så tæt som muligt på det litografiske trin, ”Sagde Yang. “Hvis vi havde indført mønsteroverførselstrin såsom ætsning, den maksimalt opnåelige opløsning ville være betydeligt lavere på grund af mønsterforringelse under ætsning. Som en bonus, reduktion af trin reducerer også omkostninger og øger kapacitet, især når det kombineres med processer med stor gennemstrømning, såsom nanoimprint-litografi og guidet selvsamling. ”

Forskerne forudsiger, at mikroskopeteknikker med højere opløsning vil kontrollere biternes individuelle omskiftelighed ved 3,3 Tbit/in ² . De forudser også, at den nye mønstrede medieteknik kan muliggøre fremstilling af erindringer ved de højest mulige tætheder (i området 10 Tbit/in ² ). Hvis elektronstråle litografi trin kan kombineres med, eller erstattet af, andre skalerbare mønstermetoder såsom skabeloneret selvmontering, den nye teknik kunne bruges til storstilet fremstilling af fremtidige harddiske med ultrahøj densitet.

Copyright 2011 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omfordelt helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.