(PhysOrg.com) -- Nel tentativo di aumentare la densità di registrazione dei dischi rigidi, i media modellati sono diventati una delle strategie più promettenti per raggiungere densità di registrazione oltre 1 Tbit/in ² . Nei media modellati, i dati sono memorizzati in una matrice uniforme di celle magnetiche che contengono ciascuna un bit, piuttosto che in gruppi di nanograni magnetici disposti casualmente in una lega magnetica a film sottile, come negli odierni dischi rigidi. In un nuovo studio, i ricercatori hanno sviluppato un metodo di media modellato semplificato riducendo il numero di passaggi nel processo, e hanno dimostrato alte densità da 1,9 Tbit/in ² a 3,3 Tbit/pollice ² , sebbene quest'ultima densità debba ancora essere caratterizzata da microscopi a forza magnetica a risoluzione più elevata di quelli disponibili per lo studio.

I ricercatori, Joel K.W. Yang, et al., dall'Istituto di ricerca e ingegneria dei materiali e dall'Istituto per l'archiviazione dei dati presso A*STAR (l'Agenzia per la scienza, Tecnologia e Ricerca) a Singapore, così come l'Università Nazionale di Singapore, hanno pubblicato il loro studio in un recente numero di Nanotecnologia . Come ha spiegato Yang, il nuovo metodo spinge i confini delle densità di registrazione del disco rigido.

“Sì, 3.3 Tbit/in ² è una delle più alte manifestazioni fino ad oggi, "Ha detto Yang PhysOrg.com . “Anche se ci sono altri modelli non magnetici che hanno densità più elevate, crediamo di aver fabbricato e testato bit magnetici che sono i più densamente imballati.

Gli odierni dischi rigidi hanno densità di registrazione fino a 0,5 Tbit/in ² , ma migliorando questa densità oltre 1-1,5 Tbit/in ² potrebbe non essere possibile utilizzando lo stesso metodo granulare. La difficoltà nasce da due limiti. Il primo è un limite al numero minimo di grani per bit (ogni bit richiede almeno qualche decina di grani), ciò è dovuto alla necessità di un sufficiente rapporto segnale-rumore. Il secondo limite è il limite superparamagnetico, che limita la granulometria minima. Se la granulometria è troppo piccola, lo stato di magnetizzazione diventa termicamente instabile e i grani non possono più memorizzare dati.

Contrariamente al metodo convenzionale, i supporti con motivi (o supporti con motivi a bit) non devono affrontare gli stessi limiti. Poiché le celle magnetiche sono modellate litograficamente in matrici ordinate, il rapporto segnale-rumore è notevolmente migliorato, e ogni singola cella magnetica può servire da bit. E poiché le celle magnetiche sono più grandi dei grani, non corrono nel limite superparamagnetico.

Superando i limiti dei mezzi granulari, i media modellati hanno il potenziale per raggiungere densità di registrazione ben oltre 1 Tbit/in ² . Alcune tecniche dei media modellati hanno persino dimostrato risoluzioni di pattern originali fino a 10 Tdot/in ² (prima che i punti diventino bit funzionali), ma queste tecniche di fabbricazione si basano su metodi di trasferimento del modello come l'incisione o il sollevamento che degradano la risoluzione del modello originale, e ridurre la densità finale.

Per affrontare il problema del trasferimento del modello, i ricercatori di Singapore hanno sviluppato un processo multimediale modellato che non richiede alcun tipo di trasferimento del modello. La loro tecnica consiste in soli due passaggi:(1) utilizzo della litografia a fascio di elettroni per modellare matrici di punti (o minuscoli pilastri) fino a 10 nm di diametro su un materiale resistivo, e (2) utilizzando tecniche di sputtering per depositare pellicole magnetiche di 21 nm di spessore sopra l'intero materiale resistivo. Il materiale magnetico che atterra sopra i nanopost funge da bit magneticamente isolati. Evitando processi di incisione e sollevamento, la risoluzione dei pattern finali è sostanzialmente identica alla risoluzione del pattern litografico originale.

“La fase di incisione potrebbe essere evitata poiché il modello del raggio elettronico resiste a se stesso, pur essendo un eccellente mezzo di imaging per il fascio di elettroni, funge anche da materiale robusto che può essere utilizzato nei piatti del disco rigido, "Ha spiegato Yang.

Utilizzando il nuovo metodo, i ricercatori hanno fabbricato campioni con una densità di pattern fino a 3,3 Tdot/in ² , e le immagini al microscopio elettronico a scansione hanno mostrato che i bit magnetici finali mantengono le stesse densità, fino a 3,3 Tbit/pollice ² . Poiché i bit magnetici sono fisicamente collegati ai loro vicini da minuscoli collegamenti magnetici, i ricercatori hanno dovuto confermare che i singoli bit erano ancora isolati magneticamente e che questi collegamenti non interferivano con la capacità di ciascun bit di memorizzare i dati. Per fare questo, hanno osservato i campioni al microscopio a forza magnetica mentre applicavano campi magnetici di diversa intensità per commutare i singoli bit. Per campioni con densità fino a 1,9 Tbit/in ² , il microscopio ha mostrato che i singoli bit possono essere commutati indipendentemente dai loro vicini; oltre a questo, il microscopio non è stato in grado di risolvere i singoli bit a causa del proprio limite di risoluzione.

“Il più grande vantaggio di questa tecnica è che la densità/risoluzione finale dei bit fabbricati è stata mantenuta il più vicino possibile a quella della fase litografica, "Ha detto Yang. “Se avessimo introdotto passaggi di trasferimento del modello come l'incisione, la risoluzione massima ottenibile sarebbe significativamente inferiore a causa del degrado del modello durante l'incisione. Come bonus, ridurre i passaggi riduce anche i costi e aumenta la produttività, soprattutto se combinato con processi ad alta produttività come la litografia con nanoimprint e l'autoassemblaggio guidato”.

I ricercatori prevedono che le tecniche di microscopio a forza magnetica a risoluzione più elevata verificheranno la commutabilità individuale dei bit a 3,3 Tbit/in ² . Prevedono anche che la nuova tecnica dei media modellati può consentire la fabbricazione di memorie alle più alte densità possibili (nell'intervallo di 10 Tbit/in ² ). Se la fase di litografia a fascio di elettroni può essere combinata con, o sostituito da, altri metodi di modellazione scalabili come l'autoassemblaggio basato su modelli, la nuova tecnica potrebbe essere utilizzata per la produzione su larga scala di futuri dischi rigidi ad altissima densità.

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