Узорчатые материалы - Patterned media

Узорчатые материалы (также известный как носители с битовой структурой или BPM[1]) потенциальное будущее привод жесткого диска технология записи данных на магнитных островках (один бит на остров), в отличие от современной технологии жестких дисков, где каждый бит хранится в виде 20-30 магнитных зерен внутри сплошной магнитной пленки. Островки будут созданы из магнитной пленки-предшественника с использованием нанолитография. Это одна из предлагаемых технологий для достижения успеха перпендикулярная запись из-за большей плотности хранения это позволит. BPM был представлен Toshiba в 2010.[2]

Сравнение с существующей технологией HDD

В существующих жестких дисках данные хранятся в тонкой магнитной пленке. Эта пленка нанесена так, что состоит из изолированных (слабо обмен соединены) зерна материала диаметром около 8 нм.[3] Один бит данных состоит примерно из 20-30 зерен, намагниченных в одном направлении («вверх» или «вниз» по отношению к плоскости диска). Один из способов увеличения плотности хранения заключался в уменьшении среднего объема зерна. Однако энергетический барьер для теплового переключения пропорционален объему зерна. При использовании существующих материалов дальнейшее уменьшение объема зерна приведет к спонтанной потере данных из-за суперпарамагнетизм.

В носителях с рисунком сначала наносится тонкая магнитная пленка, поэтому обмен сцепление между зернами. С помощью нанолитография, затем он превращается в магнитные острова. Сильная обменная связь означает, что теперь энергетический барьер пропорционален объему островка, а не объему отдельных зерен внутри острова. Следовательно, увеличение плотности хранения может быть достигнуто за счет формирования островков все более малого диаметра при сохранении термической стабильности.[4] По прогнозам, носители с рисунком обеспечат поверхностную плотность до 20-300 Тбайт / дюйм.2 в отличие от 1 Тбайт / дюйм2 ограничение, существующее с текущей технологией жестких дисков.[5]

Различия в стратегиях управления головкой чтения / записи

В существующих жестких дисках биты данных в идеале записываются на концентрические круговые дорожки. Этот процесс отличается от записи носителя с битовой структурой, где данные должны быть записаны на дорожки заданной формы, которые создаются литографией (см. Ниже) на диске. Траектории, по которым должна следовать сервосистема в шаблонной записи на носитель, характеризуются набором «сервотреков», существующих на диске. Отклонение сервопривода от идеальной круглой формы называется «повторяемым биением» (RRO). Следовательно, сервоконтроллер в записи носителя с битовой структурой должен следовать RRO, который был неизвестен во время разработки, и в результате методы сервоуправления, используемые для обычных приводов, не могут быть применены. Запись на носители с образцом имеет некоторые специфические проблемы с точки зрения конструкция сервоуправления:[6]

  • Профиль RRO неизвестен.
  • Частотный спектр RRO может выходить за пределы полосы пропускания сервосистемы; следовательно, он будет усилен контроллером обратной связи.
  • Спектр RRO содержит много гармоник частоты шпинделя (например, ~ 200 гармоник), которые необходимо ослабить. Это увеличивает вычислительную нагрузку на контроллер.
  • Профиль RRO меняется от трека к треку (т. Е. Меняется).

Способы изготовления узорчатых материалов

Ионно-лучевая литография

В предварительных исследованиях один из процессов, исследованных для создания прототипов, был ионно-лучевая бесконтактная литография. При этом используются трафаретные маски для создания рисунков из чувствительного к ионам материала (резиста), которые затем переносятся на магнитный материал.[7] Маска-трафарет содержит тонкую свободно стоящую мембрану из нитрида кремния, в которой выполнены отверстия. Образец, который должен быть создан, сначала формируется на подложке, содержащей фоторезист с использованием электронно-лучевая литография. Затем подложка используется для переноса данного рисунка на нитридную мембрану (трафаретную маску) с использованием процесса плазменное травление. Для создания достаточного количества подложек необходимо поддерживать однородность размеров отверстий, которые переносятся на маску в процессе изготовления (травления). Многие факторы способствуют достижению и поддержанию однородности размера маски, например: давление, температура, энергия (величина напряжения) и мощность, используемая при травлении. Чтобы оптимизировать процесс травления однородных узоров при этих параметрах, подложку можно использовать в качестве шаблона для изготовления трафаретных масок из нитрида кремния в процессе литографии с близким пучком ионов. Затем трафаретную маску можно использовать в качестве прототипа для создания шаблона носителя.

Направленная самостоятельная сборка блок-сополимер фильмы

В 2014 году Рикардо Руис из Hitachi Global Storage Technologies пишет в брифинге к предстоящей конференции, что «наиболее многообещающее решение литографической проблемы может быть найдено в направленной самосборке блок-сополимерных пленок, которая недавно стала жизнеспособной технологией для достижения литография менее 20 нм вовремя для технологии BPM ".[8][9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Носители с битовой структурой для жестких дисков высокой плотности». н.д.. Получено 17 сентября 2014. Носители с битовой структурой (BPM) - это тип магнитного носителя записи, в котором магнитный слой уменьшен до размера в один бит (одна магнитная точка и пространство).
  2. ^ «Изменит ли диски Toshiba с битовой структурой ландшафт жестких дисков?». Журнал ПК. 19 августа 2010 г.. Получено 21 августа, 2010.
  3. ^ Веллер, Дитер; Мосендз, Александр; и другие. (Июль 2013). «Носитель L1 0 FePtX-Y для магнитной записи с нагревом: L1 0 Носитель FePtX-Y для магнитной записи с нагревом». Physica Status Solidi (А). 210 (7): 1245–1260. Дои:10.1002 / pssa.201329106.
  4. ^ Росс, Калифорния (август 2001 г.). "Узорчатые магнитные носители записи". Ежегодный обзор исследований материалов. 31 (1): 203–235. Дои:10.1146 / annurev.matsci.31.1.203.
  5. ^ Гриффитс, Рис (25 ноября 2013 г.). «Направленная самосборка блок-сополимеров для использования в производстве носителей с битовой структурой». Журнал физики D: Прикладная физика. 46 (50): 503001. Дои:10.1088/0022-3727/46/50/503001.
  6. ^ Шахсавари; и другие. (2014). «Повторяющееся биение после битовой записи носителя». Конференция ASME 2014 по системам хранения и обработки информации: V001T03A001. Дои:10.1115 / ISPS2014-6946. ISBN  978-0-7918-4579-0. S2CID  13817067. открытый доступ (в архиве 2020-10-11)
  7. ^ Вулф, Джон С .; Pendharkar, Sandeep V .; и другие. (Ноябрь 1996 г.). «Процесс литографии пучка ионов близости для наноструктур высокой плотности». Журнал Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures. 14 (6): 3896. Дои:10.1116/1.588689.
  8. ^ «Изготовление носителей с магнитной насечкой и узором с использованием сборки под блок-сополимером». 2014. Получено 17 сентября 2014. Наиболее многообещающее решение литографической проблемы может быть найдено в направленной самосборке пленок из блок-сополимеров, которая недавно превратилась в жизнеспособный метод для достижения литографии с толщиной менее 20 нм во времени для технологии BPM.
  9. ^ Ross, C.A .; Ченг, J.Y. (Сентябрь 2008 г.). «Узорчатые магнитные носители, изготовленные методом самосборной блок-сополимерной литографии». Бюллетень MRS. 33 (9): 838–845. Дои:10.1557 / mrs2008.179.