Новости науки 28.06.02. Экстраординарное магнетосопротивление
и считывающие головки
Специалисты из японской фирмы NEC продемонстрировали считывающую
головку для магнитной памяти, созданную основе эффекта экстраординарного
магнетоспротивления, позволяющую работать с магнитной памятью с
плотностью записи более 100 Гбит/дюйм2.
Различают три магнеторезистивных эффекта. Эффект колоссального
магнетосопротивления (CMR) возникает в перовскитах (типа LaMnO3)
в колоссальных же магнитных полях. Эффект гигантского магнетосопротивления
(GMR) основан на фильтрации электронов с различной ориентацией спина
при прохождении из одного магнитного материала в другой. А вот экстраординарное
магнетосопротивление (EMR) происходит из орбитального движения электронов,
его можно отнести к разряду баллистических эффектов, когда искривление
траектории движения в магнитном поле вызывает изменение проводимости.
Рис.1. Изображения считывающей головки, полученное с помощью
сканирующей электронной микроскопии: вертикальный вид (a) и под
углом 30o (b).
EMR-датчик фирмы NEC (рис.1) с размером считывающей головки порядка
100 нм изготовлен из немагнитного материала и представляет собой
тонкий слой полупроводника с высокой подвижностью носителей заряда.
Часть полупроводника зашунтирована хорошо проводящим материалом,
например, металлом (он может вставляться внутрь полупроводника или
накладываться на его поверхность, главное - обеспечить хороший контакт).
Измерение производится четырехзондовым методом. На два зонда подается
напряжение, с двух других снимается ток. Шунтирующий участок расположен
асимметрично относительно зондов. При измерениях ток в основном
течет по металлу, как по наиболее легкому пути, но условия попадания
электронов из полупроводника в металлическую часть зависят от величины
магнитного поля. Дифференциальная чувствительность датчика для разных
диапазонов магнитных полей разная. Поэтому, наряду с измеряемым
магнитным полем, предлагается использовать и постоянное магнитное
поле для выбора рабочей точки, соответствующей максимальной чувствительности.
В проведенных специалистами фирмы NEC экспериментах постоянное
поле равнялось 0.27 Тл, чувствительность к измеряемому полю до 0.05
Тл составляла 147 Ом/Тл. Величина магнетосопротивления - 6 % при
комнатной температуре, что вполне достаточно для практического применения.
Полученные размеры головки позволяют применить ее в магнитной памяти
с плотностью записи 116 Гбит/дюйм2. Исследователи не
видят препятствий в продвижении к плотности 1 Тбит/дюйм2
- для этого достаточно уменьшить размеры датчика.
Датчик на основе гигантского магнетосопротивления в этом диапазоне
плотности записи должен отстать из-за больших магнитных шумов, поскольку
он изготавливается из магнитных материалов, в отличие от датчика
на основе эффекта экстраординарного магнитного сопротивления. Однако
надо заметить, что величина экстраординарного магнитного сопротивления
уменьшается при уменьшении размеров. Это связано с тем, что пространственным
масштабом, который характеризует этот эффект, является радиус циклотронной
орбиты.
|