(PhysOrg.com) - En un esfuerzo por aumentar las densidades de grabación de las unidades de disco duro, Los medios estampados se han convertido en una de las estrategias más prometedoras para lograr densidades de grabación superiores a 1 Tbit / in. ² . En medios estampados, los datos se almacenan en una matriz uniforme de celdas magnéticas que contienen cada una un bit, en lugar de en grupos de nanogranos magnéticos dispuestos aleatoriamente en una aleación magnética de película delgada, como en las unidades de disco duro de hoy. En un nuevo estudio, Los investigadores han desarrollado un método de medios con patrones simplificado al reducir el número de pasos en el proceso, y han demostrado altas densidades de 1.9 Tbit / in ² a 3.3 Tbit / in ² , aunque la última densidad aún debe caracterizarse por microscopios de fuerza magnética de mayor resolución que los disponibles para el estudio.

Los investigadores, Joel K. W. Yang, et al., del Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales y el Instituto de Almacenamiento de Datos en A * STAR (la Agencia para la Ciencia, Tecnología e Investigación) en Singapur, así como la Universidad Nacional de Singapur, han publicado su estudio en un número reciente de Nanotecnología . Como explicó Yang, el nuevo método amplía los límites de las densidades de grabación de la unidad de disco duro.

"Sí, 3,3 Tbit / pulgada ² es una de las demostraciones más altas hasta la fecha, "Yang dijo PhysOrg.com . “Aunque hay otros patrones no magnéticos que tienen densidades más altas, creemos que hemos fabricado y probado bits magnéticos que son los más densamente empaquetados ".

Las unidades de disco duro actuales tienen densidades de grabación de hasta 0,5 Tbit / in ² , pero mejorando esta densidad más allá de 1-1.5 Tbit / in ² puede que no sea posible utilizando el mismo método granular. La dificultad surge de dos límites. El primero es un límite en el número mínimo de granos por bit (cada bit requiere al menos algunas decenas de granos), lo que se debe a la necesidad de una relación señal / ruido suficiente. El segundo límite es el límite superparamagnético, que limita el tamaño mínimo de grano. Si el tamaño de grano es demasiado pequeño, el estado de magnetización se vuelve inestable térmicamente y los granos ya no pueden almacenar datos.

A diferencia del método convencional, los medios con patrones (o medios con patrones de bits) no enfrentan los mismos límites. Debido a que las celdas magnéticas están modeladas litográficamente en matrices ordenadas, la relación señal-ruido se mejora significativamente, y cada celda magnética individual puede servir como un bit. Y dado que las células magnéticas son más grandes que los granos, no se topan con el límite superparamagnético.

Al superar las limitaciones de los medios granulares, los medios con patrones tienen el potencial de lograr densidades de grabación mucho más allá de 1 Tbit / in ² . Algunas técnicas de medios con patrones incluso han demostrado resoluciones de patrones originales de hasta 10 Tdot / in ² (antes de que los puntos se conviertan en bits funcionales), pero estas técnicas de fabricación se basan en métodos de transferencia de patrones, como el grabado o el despegue, que degradan la resolución del patrón original, y reducir la densidad final.

Para abordar el problema de la transferencia de patrones, Los investigadores de Singapur han desarrollado un proceso de medios con patrones que no requiere ningún tipo de transferencia de patrones. Su técnica consta de solo dos pasos:(1) usar litografía por haz de electrones para modelar matrices de puntos (o pilares diminutos) tan pequeños como 10 nm de diámetro en un material resistente, y (2) usar técnicas de pulverización catódica para depositar películas magnéticas de 21 nm de espesor encima de todo el material protector. El material magnético que aterriza en la parte superior de los nanopuestos sirve como bits magnéticamente aislados. Evitando los procesos de grabado y despegue, la resolución de los patrones finales es básicamente idéntica a la resolución del patrón litográfico original.

“El paso de grabado podría evitarse ya que el patrón del rayo electrónico se resiste a sí mismo, si bien es un excelente medio de obtención de imágenes para el haz de electrones, se duplica como un material robusto que se puede utilizar en platos de disco duro, ”Yang explicó.

Usando el nuevo método, los investigadores fabricaron muestras con una densidad de patrón de hasta 3,3 Tdot / in ² , e imágenes de microscopio electrónico de barrido mostraron que los bits magnéticos finales mantienen las mismas densidades, hasta 3,3 Tbit / in ² . Debido a que los bits magnéticos están conectados físicamente a sus vecinos mediante pequeños enlaces magnéticos, los investigadores tuvieron que confirmar que los bits individuales todavía estaban magnéticamente aislados y que estos enlaces no interfirieron con la capacidad de cada bit para almacenar datos. Para hacer esto, observaron las muestras bajo un microscopio de fuerza magnética mientras aplicaban campos magnéticos de diferentes intensidades para cambiar bits individuales. Para muestras con densidades de hasta 1,9 Tbit / in ² , el microscopio mostró que los bits individuales se pueden cambiar independientemente de sus vecinos; Más allá de eso, el microscopio no pudo resolver bits individuales debido a su propio límite de resolución.

“La mayor ventaja de esta técnica es que la densidad / resolución final de los bits fabricados se mantuvo lo más cercana posible a la del paso litográfico, ”Dijo Yang. "Si hubiéramos introducido pasos de transferencia de patrones como el grabado, la resolución máxima alcanzable sería significativamente menor debido a la degradación del patrón durante el grabado. Como bonificación, la reducción de pasos también reduce los costos y aumenta el rendimiento, especialmente cuando se combina con procesos de alto rendimiento como la litografía de nanoimpresión y el autoensamblaje guiado ".

Los investigadores predicen que las técnicas de microscopio de fuerza magnética de mayor resolución verificarán la intercambiabilidad individual de los bits a 3.3 Tbit / in. ² . También predicen que la nueva técnica de medios con patrones puede permitir la fabricación de memorias en las densidades más altas posibles (en el rango de 10 Tbit / in ² ). Si el paso de litografía por haz de electrones se puede combinar con, o reemplazado por, otros métodos de creación de patrones escalables, como el autoensamblaje con plantilla, la nueva técnica podría utilizarse para la fabricación a gran escala de futuras unidades de disco duro de ultra alta densidad.

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