Новости науки 25.09.01. Квантовый предел плотности магнитной
записи.
С 1997 года плотность магнитной записи удваивается ежегодно. Магнитные
гранулы-"биты" становятся все меньше и меньше. Однако для каждого
магнитного материала и температуры существует критический размер
гранулы, ниже которого они способны спонтанно перемагничиваться
под действием термических флуктуаций. В принципе, для увеличения
плотности записи можно понижать температуру, но и здесь существует
предел. Сотрудники исследовательского центра фирмы IBM провели расчет,
чтобы определить этот предел для различных материалов.
Различным ориентациям магнитного момента кристаллика-бита соответствуют
состояния "0" и "1". Энергия, необходимая для изменения ориентации
магнитного момента кристаллика, зависит от размера: чем меньше размер
кристалла, тем меньше энергетический барьер, разделяющий два стабильных
магнитных состояния. Относительно малая величина энергетического
барьера приводит к тому, что из-за тепловых возмущений становится
возможным спонтанное изменение ориентации магнитного момента, что,
очевидно, связано с потерей информации. Для повышения стабильности
и, соответственно, плотности записи используют материалы с высокой
анизотропией, что позволяет получить большие величины барьера при
меньшем размере гранулы. Понижая температуру, можно также уменьшить
вероятность термоактивационного изменения ориентации магнитного
момента. Однако переориентация магнитного момента может произойти
и в результате другого процесса - туннелирования. Этот не зависимый
от температуры процесс и определяет квантовый предел, ограничивающий
возможность миниатюризации магнитных запоминающих устройств.
Ученые из исследовательского центра IBM произвели расчет этого
предела для различных материалов на основе теории макроскопического
квантового туннелирования. В качестве типичного критерия стабильности
магнитной записи было выбрано следующее условие: каждый бит должен
сохранить 95 % своей намагниченности в течении 10 лет. Результаты
расчетов таковы. Для сплавов кобальта, на которых была продемонстрирована
магнитная память с плотностью записи 10 Гбит/дюйм2, можно
дойти до 1.9 Тбит/дюйм2, понизив температуру до 0.1 K.
Среда же с наночастицами FePt, которая является одним из материалов
с высокой анизотропией и кандидатом на плотность записи 100 Гбит/дюйм2,
позволит обеспечить плотность записи 43 Тбит/дюйм2 при
температуре 1.3 K.
|