㈠ 磁存儲技術的介紹
未來信息領域的中心問題就是存儲,只有存儲容量的不斷增大,才能滿足信息社會高速發展的需要。
㈡ 超順磁效應的前景
如果按現在的的存儲密度增長速度,未來的5到10年內數據位將變得非常小,以至於現有的技術對超順磁效應失去作用。所以,包括Seagate、HItachi-IBM和Fujits在內的主要硬碟製造商都在圍繞這個問題開展研究,有些技術在實驗室里已經取得成功,進入到裝備研製階段。其中熱輔助磁頭記錄技術被Seagate和Hitachi共同看好,也有另外一些技術為個別廠家多獨有。下面按照思路的不同逐一進行簡要介紹。 從磁性材料的特性方面著手,尋找更為穩定的磁介質(如鐵鉑粒子),可以在一定程度上解決超順磁效應的問題。不過,隨之而來的問題是:現有的磁頭無法將數據寫到這類介質上,於是希捷公司正在研究一種熱輔助磁記錄技術 (Heat Assisted Magnetic Recording,HAMR),使用激光熱輔助手段將數據記錄到高穩定性介質上,而且隨後的快速冷卻又可以使已寫入的數據變得穩定。
不管怎樣,目前激光技術完全可以為這一思路提供支援,是一條滾握可行的技術路線。Hitachi-IBM也十分看好這條路線,他們給這項技術的名稱是「熱輔助記錄」(Thermal Assisted Recording,TAR)。 為了提高存儲密度,慣常的思路是不斷縮小磁顆粒的尺寸,這也是造成超順磁效應的主要原因。既然如此,如果反其道而行之,豈不是很好?你也許會問:磁顆粒增大對存儲密度是否有影響呢?答案是否定的。過去,每個存儲單元都是由許許多多的小顆粒組成,如果用一個大顆粒替代成千上萬的小顆粒,既不會有熱攪動,也不會有磁轉變噪音,非常有利於提高磁記錄信息的穩定性,也不會對存儲密度構成影響。工程師們把這個大顆粒稱作「單域磁島」(single domain magnetic island),或者可以簡稱「磁島」,而將這種利用納米工藝製作的磁記錄層稱作晶格化磁介質(patterned magnetic media)。大穗慶
希捷也向外公布一項名為「自組織磁性顆粒陣列」(self-organized magnetic array,簡稱SOMA)的磁層製造工藝。這種工藝可以讓3-4納米直徑的鐵鉑合金顆粒在記錄層表面形成規則的密排分布;如果一個晶粒代表1bit的二進制信號,那麼硬碟的存儲密度突破每平方英寸50Tbit就成為可能。
過去的硬碟磁層是採用濺射工藝製作的,而獨立磁島的製作有可能需要藉助於納米壓印法製作出一個納米尺度的框架模型,然後往模型中澆注磁粉。這種工藝相對復雜,製作成本也會提高。不過,基於獨域磁島的思想,希捷還公布了一項名為「自組織磁陣列」(Self-Organized Magnetic Array,簡稱SOMA)的磁層製造工藝。據族高說這種工藝可以讓3~4納米直徑的鐵鉑合金顆粒在記錄層表面形成規則的密排分布。果真如此,未來前景便一片光明了。
㈢ 磁存儲技術的詞條簡介
現在世界各國,特別是發達國家對磁存儲技術的發展極其重視。要提高磁信息存儲容量,就必須不斷減小用於記錄信息的磁性顆粒的尺寸,但當尺寸減小到一定程度時,超順磁效應就會影響到記錄的磁信息的穩定性,所以必須開發新型高密度磁記錄技術,本文簡要介紹近年來硬磁碟技術的主要進展。
㈣ 居里點最低的鐵磁材料
這里首先引入一個很重要的概念----鐵磁質。在各種磁介質中最重要的是以鐵為代表的一類磁性很強的物質,它們叫做鐵磁質。鐵磁質的磁感強度B與磁場強度H 的關系是非線性關系,一般用磁化曲線來描述。鐵磁質的磁化過程是不可逆的,具有磁滯現象,整個磁化過程形成磁滯回線。不同鐵磁質的磁滯回線其形狀各不相同,這種不同表示它們各具有不同的剩磁 Br和矯頑力 Hc。
從鐵磁質的性能和用途來說,,它主要按照矯頑力的大小分為軟磁材料和硬磁材料兩大類。矯頑力很小的(約 Hc ~1安培/米)為軟磁材料;矯頑力大的( Hc ~104-106安培/米)為硬磁材料。軟磁材料(如純鐵、硅鋼、坡莫合金等)的磁滯回線比較「瘦」,從而在交變磁場中的磁滯損耗小。而硬磁材料(如碳鋼、鎢鋼、鋁鎳鈷合金等)的磁滯回線較「胖」,它們一旦磁化後對外加的較弱磁場有較大的抵抗力,或者說它們對於其磁化狀態有一定的「記憶能力」。
鐵磁質的磁化機理可以用「磁疇」理論來解釋。在鐵磁體內存在著無數個線度約為10-4m的原本已經磁化了的小區域,這些小區域叫磁疇。在每個好差灶小區中,所有原子的磁矩已經向著同一個方向排列整齊了,每一個磁疇即相當於一個小磁鐵。在未磁化的鐵磁質中,各磁疇的磁矩取向是無規則的,雜亂無章的,磁性互相抵消,因而整塊鐵磁質在宏觀上沒有明顯的磁性。當給鐵磁質加上外磁場並逐漸增大時,磁矩方慶物向與外加磁場方向相近的磁疇逐漸擴大,而方向相反的磁疇逐漸縮小。當外加磁場大到一定程度後,所有磁疇的磁矩也都指向同一個方向了,這時鐵磁質就達到了磁飽和狀態。磁滯現象的基本原因,就是磁疇壁很難按原來的形狀恢復。有趣的是,股價運動中也會形成類磁疇現象 。將磁性材料的磁化曲線在時間軸上展開,就會發現它與艾略特波浪理論的推進浪有著驚人的吻合。(見注釋①)
值得注意的是,當溫度高達一定程度時,鐵磁材料的上述特性將消失而成為順磁質。這一現象是居里發現的,因而人們將鐵磁材料的這一轉變溫度叫做居里點。幾種常見鐵磁質的居里點分別為:鐵1040K,鈷1390K,鎳630K。
軟磁材料的磁滯損耗低,因此被廣泛應用於電力電子技術中的磁性元器件上。所採用的有硅鋼、軟磁鐵氧體、高磁導鐵鎳合金(坡莫合金),非晶和納米晶合金以及磁粉芯和薄膜等。各種軟磁材料都有自己的優點,都有自己能顯示出綜合素質的應用領域,並且在低頻、中頻和高頻領域的應用中進行著激烈的競爭,這也推動各友扮種軟磁材料向前發展。為此對某種軟磁材料的判斷,不能停留在以往的認識水平上,要不斷提高對發展中的軟磁材料的認識,才能跟上技術發展的步伐。理想的軟磁材料只是一個追求的目標。
作為例子,這里只討論一下硅鋼。硅鋼是低頻大功率磁性元器件常用的軟磁材料,它穩定性好,環境適應性強,磁通密度高,成本低,適用於大規模生產,而且批量之間性能差異小。近十年來,從多方面對它進行改進,使性能不斷提高,工作頻率擴大到400Hz~10KHz中頻,最高達到200KHz~315KHz高頻。不但用於大功率電源變壓器,也可用於追求體積小和環境適應性好的高頻小功率開關電源變壓器。調整硅鋼中的硅含量,從3%增加到6.5%,可以使它性能趨向最佳,磁導率升高,損耗下降,磁致伸縮系數變小。20世紀90年代初,日本開發成功用化學沉積法生產6.5%硅鋼帶材的大規模生產工藝。到1998年可大量生產0.50~0.05mm厚6.5%硅鋼,寬度最大為640mm,並生產出硅含量梯度分布的低剩磁硅鋼,磁通變化量△B可達1.2T左右,遠大於3%硅鋼的0.5T,可用於大功率脈沖變壓器。2001年我國也試製成功6.5%硅鋼。可以作為400Hz~10KHz中頻磁性元器件大量使用的軟磁材料.用它們製造中頻電源變壓器,在保證一定損耗的條件下,工作磁通密度比3%硅鋼高,用鐵量減少。
減少硅鋼帶材厚度,可使渦流損耗下降。到20世紀90年代,採用三次再結晶軋制和處理工藝,軋制出0.081mm和0.032mm厚的薄硅鋼,克服飽和磁通密度隨厚度下降的缺點,仍為2.03T。在50Hz 1.7T下的損耗,0.081mm厚硅鋼為0.37w/kg,0.032mm厚硅鋼為0.21w/kg,比0.30mm厚硅鋼的1.02w/kg大幅下降。不但使50Hz大功率磁性元器件採用硅鋼可以達到現在損耗的最低水平,而且可以擴展硅鋼使用的工作頻率到20KHz以上,已見到硅鋼用於200KHz~315KHz高頻磁性元器件中的報導。
對硅鋼的進一步改進已進入到磁疇范圍。採取磁疇細化處理工藝,可以使損耗P1.5T/50Hz比原來再下降0.1W/kg。磁疇細化處理工藝包括機械刻痕、脈沖激光照射、直流激光照射、齒形輥刻槽等。日本採用磁疇細化硅鋼製造的節能型電力變壓器,比我國用取向硅鋼製造的S9型電力變壓器空載損耗低35%以上。如果變壓器和直流大功率電源的整流變壓器用這種磁疇細化硅鋼製造,其節能效果將不亞於節能型電力變壓器,值得注意。
提起硬磁材料,人們自然而然想到磁存儲技術。1898年,丹麥工程師波爾遜首次用磁存儲方法將聲音記錄於鋼絲上,然後重新播放。自此以來,磁性材料在當今信息時代的應用越來越廣泛,利用它可對多種圖像、聲音、數碼等信息轉換、記錄、存儲和處理。隨著新型電視機、計算機、攝像機和錄音機的發展,這些磁信息材料的應用就越來越重要了,出現了多種磁記錄方法。在數字化信息時代,多媒體技術的發展令人矚目,網路技術先聲奪人。磁記錄和磁存儲獲得越來越廣泛的應用,用於記錄存儲高密度大容量信息的磁帶、磁碟等發揮了關鍵作用。目前在視音頻設備中使用最多的是塗布型磁帶。因磁粉分布不均而產生雜訊。隨磁粉密度提高,進一步提高軸比及形狀尺寸的均一性,已生產出S/N好、容量大的塗布型磁帶;所用的強磁性磁粉有Fe3O4、針狀的γ-Fe2O3、Fe金屬粒子或超微粒結構等。為進一步提高磁記錄密度,獲得足夠的輸出信號,要求磁粉有更高的剩磁Br和矯頑力Hc以及最大磁能積。其辦法之一是在γ-Fe2O3外延摻雜Co離子,以形成高保磁微粒,其靈敏度提高,高頻特性變好。目前磁碟、軟磁碟和硬磁碟已經形成了巨大的產業。進入21世紀,磁記錄介質和驅動器的全世界年總產值將達1000億美元,磁存儲介質的存儲密度在近20年中有飛快的發展、差不多每5年增加10倍,磁硬碟技術的發展可以代表磁記錄存儲的趨勢。
磁存儲的優點是便於錄放。與光存儲介質相比,雖然磁存儲介質的解析度低,壽命也有限,但在數據的備份保存上有其存儲量大、成本較小的優勢,今後一段時間內,磁存儲介質在錄制和備份上的地位依然是穩固的。隨著研究與開發的深入,科學家們將不斷研製出一系列高科技磁碟,將磁存儲技術推向一個新階段。
㈤ 磁儲存與光儲存哪個好 優缺點各是什麼
磁存儲易保存,但存儲能力不如光存儲介質,光存儲保存壽命較長,質量小,但介質更易易損壞,目前的光存儲技術還不完善,容量不如磁存儲.
從發展前景上看,光存儲前景更廣擴,不可估量,而磁存儲目前只是完善和提高容量了,沒有太多可挖掘的東西了
㈥ 3D磁性納米網路的突破有望促成新一代存儲技術
3D納米網路有望成為現代固態物理學的一個新時代,在光子學、生物醫學和自旋電子學方面有許多應用。三維磁性納米結構的實現可以實現超快速和低能量的數據存儲設備。由於這些系統中相互競爭的磁相互作用,可以出現磁電荷或磁單極,它們可以作為移動的、二進制的信息載體使用。
維也納大學的研究人員現在已經設計出了第一個承載非結合磁電荷的三維人工自族昌旋冰晶格。發表在《npj計算材料》雜志上的研究結果首次從理論上證明,在新的晶格中,磁單極在室溫下是穩定的,並且可以被外部磁場按需引導。
在一類被稱為自旋冰的磁性材料中觀察到了新興的磁單極。然而,原子尺度和其穩定性所需的低溫限制了其可控性。這帶來了二維人工自旋冰的發展,其中單原子矩被排列在不同格好咐子上的磁性納米片所取代兆襪扒。規模的擴大允許在更容易獲得的平台上研究出現的磁單極。顛倒特定納米島的磁取向,使單極子進一步傳播一個頂點,留下一個痕跡。這種痕跡,即狄拉克弦,必然會儲存能量並束縛單極子,限制其流動性。
Sabri Koraltan和Florian Slanovc周圍的研究人員,在維也納大學Dieter Suess的領導下,現在已經設計出了第一個三維人造自旋冰晶格,結合了原子和二維人造自旋冰的優點。
在與維也納大學的納米磁學和磁學小組以及美國洛斯阿拉莫斯實驗室理論部的合作中,利用微電磁模擬研究了這種新晶格的優點。在這里,平坦的二維納米片被磁性旋轉橢圓體所取代,並使用了高對稱性的三維晶格。該研究的第一作者之一Sabri Koraltan說:"由於基態的退行性,狄拉克弦的張力消失了,解除了對磁單極的約束。"研究人員將該研究進一步推進到下一步,在他們的模擬中,一個磁單極通過施加外部磁場在晶格中傳播,證明了其作為信息載體在三維磁納米網路中的應用。
Sabri Koraltan補充說:"我們利用新晶格中的第三維和高對稱性來解除磁單極的束縛,並在所需的方向上移動它們,幾乎像真正的電子一樣。"另一位第一作者Florian Slanovc總結說:"單極子在室溫及以上的熱穩定性可以為突破性的新一代三維存儲技術奠定基礎。"
㈦ 磁儲存與光儲存哪個好 優缺點各是什麼
光碟擁有數據存取速度比較快,通用性好等優點,不過也有容量太小,發熱量大,啟動慢,如果用來錄制影像則不適合後期編輯等缺點
硬碟作為目前高端主流機型的儲存介質,擁有的最大優勢就是大容量存儲,可以滿足長時間拍攝要求,不足這處是硬碟的穩定性有待提高,並且錄制影像的畫質不如磁帶的儲存格式,不適合進行後期編輯
㈧ 利用磁存儲原理來存儲數據的存儲器是什麼啊
MRAM,磁存儲器,利用巨磁阻效應,即橫向磁場改變電阻。
㈨ 磁存儲技術的磁儲存進展
3.1垂直記錄技術其採用單極型SPT(Single Pole TypeHead)磁頭方式進行記錄。隨著記錄密度的增加,對介質的矯頑力提出更高的要求。對應Tb/in2級記錄,矯頑力大於796KA/m(10KOe),進而對記錄磁頭的寫磁場提出更高的要求。近年來對垂直記錄磁頭的研究主要集中在:①磁軛結構的開發。H.Muraoka等提出一種極尖驅動型單極磁頭。該磁頭記錄磁場強,寫性能高,電感低,適用於高矯頑力介質。在此基礎上K.Ise等又開發出CF-SPT(Cusp Field Single Pole Type Head)型單極磁頭。這種磁頭效率高,靈敏度高(靈敏度是傳統單極型磁頭的3倍),而且具有很強的抗外部雜散磁場干擾能力,容易製造,容易與MR型讀出磁頭組合。② 高性能主極材料。Fe基主極材料與軟磁底層結合可實現高記錄場。採用雙層結構的高Bs主極可顯著改善重寫性能,抑制非線形翻轉漂移。在垂直磁記錄中,同樣使用的是現有的巨磁電阻磁頭讀出。對於相同剩磁的介質,如果膜厚增加3倍,記錄位縮小x3倍,GMR也能有效的檢測到。
3.2反鐵磁耦合介質AFC(Anti Ferromagneticallycoupled media)由二層(或多層)被非磁耦合層相隔離的磁性層構成的。上磁性層為主記錄層(ML),下磁性層為穩定層(SL),它的優勢是:在沒有降低主磁層厚度、降低磁化強度的條件下,減小復合介質的總面磁矩,進而降低了退磁場,增加了記錄信息的穩定性,提高了介質的信噪比。這種結構還增加了復合系統的有效體積。它的多層結構(AFM ),含有多層穩定層和間隙層。通過調整間隙層、穩定層的厚度等參數,增加耦合強度,最大可能減小面磁矩,增加有效厚度和體積,從而提高介質的熱穩定性。目前IBM公司已在其Travelstar等多款硬磁碟中使用AFC介質。
3.3熱輔助磁性記錄HAMR(Heat Assisted MagneticRecording)技術的居里點記錄技術。其原理是所有磁性材料都有一個居里點溫度,當磁性材料被加熱到該溫度時,材料的矯頑力趨於零。介質矯頑力的大小、記錄的難易、信號的穩定性三者的關系是:矯頑力較低時,容易記錄,但記錄信號不穩定;矯頑力較高時,記錄信號穩定,但很難記錄,對磁頭強度要求非常高。鑒於此,提出熱輔助記錄技術。即在高矯頑力介質(如鐵鉑合金)的記錄過程中,採用激光照射等手段將照射區域中的溫度瞬間加熱至居里點溫度附近,此時介質的矯頑力下降,用傳統的普通磁頭即可記錄信息。記錄完畢後,隨著記錄區域冷卻,介質又恢復到原來的高矯頑力狀態,記錄相當穩定。採用這種方法,克服了高矯頑力介質難於記錄的困難,同時提高了信息位的熱穩定性,進而升級面記錄密度。Seagate公司擬將此技術應用到硬碟驅動器中,估計比現行的面密度提高約2個數量級。
3.4圖案化磁信息存儲介質該技術為克服超順磁極限、提高磁記錄介質記錄密度的一種有效途徑。在這種技術中,介質是由非磁母體隔離的納米級島狀單疇磁性斑點陣列組成,每位信息存儲在一個單疇磁斑上,即存儲數據的信息位恰如彼此相互獨立的「點」 ,這樣就減少了相互間的干擾和數據信息位損壞的危險,大大提高了記錄信息的溫度穩定性。近年來隨著納米製造技術的發展,提出了多種制備圖案化介質的方法,如光刻法(Lithography),聚焦離子束法(Focused Ion Beam)等。這種技術的實施,可望將磁信息存儲密度提高到1Tb/in2以上,但目前還有一些問題需要解決。
磁記錄技術從1898年誕生,已經跨越了一個多世紀。隨著各方面技術的不斷發展,到目前為止,使用熱輔助磁記錄技術的硬碟磁頭產品,最高可支持每平方英寸2.5Tb的存儲密度。東芝公司宣布已經在圖案化介質技術獲得了突破,不久將實現每平方英寸5Tb的存儲密度,磁記錄技術迄今依然是最重要的記錄技術。