A modern élet az adatok körül forog, ami azt jelenti, hogy új, gyors és energiatakarékos módszerekre van szükség az adatok olvasására és írására a tárolóeszközökön. A mágneses anyag optikai átkapcsolási (AOS) technológiájának fejlesztésével az elmúlt évtizedben nagy figyelmet szenteltek annak a mágnesek helyett lézerimpulzusok felhasználásának optikai módszere, amelynek segítségével adatok írhatók. Bár az AOS technológia gyors és energiahatékony, a pontossággal problémái vannak. A hollandiai Eindhoveni Műszaki Egyetem kutatói új módszert találtak ki, amelyben ferromágneses anyagokat használnak referenciaként az adatok pontos beírására a kobalt-gadolinium (Co / Gd) rétegbe lézeres impulzusokkal. Kutatásaikat a Nature Communications folyóiratban tették közzé.
A merevlemezekben és más eszközökben lévő mágneses anyagok az adatokat számítógépes bitek formájában tárolják. Hagyományosan, az adatokat olvassa és írja a merevlemezre egy kis mágnes mozgatásával az anyagon. Mivel azonban az adatok előállítása, fogyasztás, hozzáférés és tárolás iránti igény továbbra is növekszik, jelentős az igény az adatokhoz való hozzáférés, tárolás és rögzítés gyorsabb és energiahatékonyabb módszerei iránt.
A mágneses anyagok teljes optikai kapcsolása (AOS) ígéretes módszer a sebesség és az energiahatékonyság szempontjából. Az optikai kapcsoló femtoszekundumos lézerimpulzusokkal változtatja meg a mágneses centrifugálás irányát a pikoszekundumban. Két módszer használható az adatok írására: többimpulzusos és egyimpulzusos kapcsolókapcsoló. Több impulzusos kapcsolóban a centrifugálás végső iránya determinisztikus, vagyis előre meghatározható a fény polarizációjával. Ez a mechanizmus azonban általában több lézert igényel, ami csökkenti az írás sebességét és hatékonyságát.
Másrészt az egyimpulzusos írási sebesség sokkal gyorsabb lesz, de az egyimpulzusos optikai kapcsolóval végzett kutatások azt mutatják, hogy az egyimpulzusos kapcsolás csúszó folyamat. Ez azt jelenti, hogy egy adott mágneses bit állapotának megváltoztatásához a bit előzetes ismerete szükséges. Más szóval, a BIT állapotát el kell olvasni, mielőtt felülírnák, amely bevezet egy olvasási fázist az írási folyamatba, ezáltal korlátozva a sebességet.
Jobb módszer a deterministikus egyimpulzusos optikai kapcsolási módszer, ahol a bit végső iránya csak a bit beállításához és visszaállításához használt folyamattól függ. Jelenleg az Eindhoveni Műszaki Egyetem Alkalmazott Fizikai Tanszékének Nanostruktúra-csoportjának kutatói új módszert fejlesztettek ki a determinisztikus egyimpulzusos írás elérésére a mágneses tárolóanyagokban, pontosabbá téve az írási folyamatot.
Képforrás: Eindhoveni Műszaki Egyetem
Kísérletükben az Eindhoveni Műszaki Egyetem kutatói három rétegből álló írórendszert terveztek - egy kobaltból és nikkelből készült ferromágneses referenciaréteget, amely elősegíti vagy megakadályozza a szabad réteg szabad rétegét. Forgókapcsoló, vezetőképes réz (Cu) távtartó réteg vagy résréteg és optikailag kapcsolható Co / Gd-mentes réteg. A kompozit réteg vastagsága kevesebb, mint 15 nm.
Amint a femtosekundás lézer gerjeszti, a referenciaréteget kevesebb, mint 1 pikosekundumban mágnesesítik. A referenciarétegben a centrifugálással járó elvesztett szögmozgás egy részét ezután az elektron által hordott centrifugálává alakítják. Az áramban lévő forogások ugyanabban az irányban vannak, mint a referenciarétegben lévő forogások.
Ez a centrifugáló áram ezután a referencia rétegről a réz távtartó rétegen (az ábrán látható fehér nyíl) átjut a szabad rétegre, ahol elősegítheti vagy megakadályozhatja a centrifugálás átkapcsolását a szabad rétegben. Ez a referenciaréteg és a szabad réteg relatív centrifugálási irányától függ.
A lézer energia megváltoztatása két állapotot okoz. Először egy küszöbérték felett a szabad réteg végső centrifugálási irányát a referenciaréteg határozza meg; Másodszor, egy magasabb küszöb felett, kapcsolás figyelhető meg. A kutatók bebizonyították, hogy ez a két mechanizmus felhasználható a szabad réteg spin állapotának pontos írására anélkül, hogy figyelembe vennék annak kezdeti állapotát az írási folyamat során. Ez a felfedezés fontos fejleményt nyújt az adattároló eszközök jövőbeli bővítéséhez.