研究人员利用多级磁记录技术实现磁区密度超过10Tbit/in²的超高密存储

摘要:

来自 NIMS、希捷科技和东北大学的研究小组在硬盘(HDD)领域取得了突破性进展,证明了使用三维磁性记录介质存储数字信息的多层次记录的可行性。研究小组的研究表明,这项技术可用于提高硬盘的存储容量,从而在未来实现更高效、更具成本效益的数据存储解决方案。

数据中心越来越多地将大量数据存储在硬盘驱动器(HDD)上,这些驱动器使用垂直磁记录(PMR)技术,以大约 1.5 Tbit/in² 的磁区密度存储信息。然而,要过渡到更高的磁区密度,需要一种由铂铁晶粒组成的高各向异性磁记录介质,并结合热辅助激光写入技术。这种方法被称为热辅助磁记录(HAMR),能够维持高达 10 Tbit/in² 的磁区记录密度。此外,与硬盘技术中使用的二进制记录层相比,通过存储 3 或 4 层的多记录层,根据新的原理,记录密度有可能超过 10 Tbit/in²。

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目前使用的 HAMR 系统(上)和三维磁记录系统(下)示意图。在三维磁记录系统中,每个记录层的居里温度相差约 100 K,通过调整激光功率将数据写入每个记录层。资料来源:高桥幸子 NIMS、Thomas Chang 希捷科技、Simon Greaves 东北大学

在这项研究中,研究人员通过制造晶格匹配的 FePt/Ru/FePt 多层薄膜,并以 Ru 作为间隔层,成功地将铁铂记录层进行了三维排列。磁化测量结果表明,两个铁铂层具有不同的居里温度。这意味着,通过调整写入时的激光功率,可以实现三维记录。此外,我们还通过记录模拟,使用模仿制作介质的微观结构和磁性能的介质模型,证明了三维记录的原理。

三维磁记录方法可以通过在三个维度上堆叠记录层来提高记录容量。这意味着可以用更少的硬盘存储更多的数字信息,从而为数据中心节约能源。今后团队还有计划开发缩小铁铂晶粒尺寸、改善取向和磁各向异性的工艺,并堆叠更多的铁铂层,以实现适合作为高密度硬盘实际使用的介质结构。

这项研究发表于 2024 年 3 月 24 日的《材料学报》(Acta Materialia)。

编译来源:ScitechDaily

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