350 руб
Журнал «Успехи современной радиоэлектроники» №3 за 2020 г.
Статья в номере:
Многоуровневая магнитная запись: технологии, материалы, перспективы
Тип статьи: научная статья
DOI: 10.18127/j20700784-202003-08
УДК: 539.216.2
Авторы:

В.Г. Шадров – к.ф.-м.н., вед. науч. сотрудник, 

ГНПО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению»

А.Э. Дмитриева – мл. науч. сотрудник, 

ГНПО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению»

А.В. Болтушкин – к.ф.-м.н., вед. науч. сотрудник, 

ГНПО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению»

E-mail: nemtsevich@ifttp.bas-net.by

Аннотация:

Постановка проблемы. Технология многоуровневой (ML-3D) магнитной записи предполагает селективную запись на два и более слоя записи, позволяет значительно увеличить поверхностную плотность записи и в долгосрочном плане представляется одним из наиболее перспективных решений проблемы увеличения емкости устройств хранения информации. 

Цель. Проанализировать основные параметры и технологии многоуровневой магнитной записи, в частности, использование микроволнового ассистирования и антиферромагнитно-связанных сред, а также используемые материалы и альтернативные концепции многоуровневой записи.

Результаты. Рассмотрены основные параметры и технологии многоуровневой магнитной записи, в частности, использование микроволнового ассистирования и антиферромагнитно-связанных сред, а также используемые материалы и альтернативные концепции многоуровневой записи.

Практическая значимость. Технология многоуровневой (ML-3D) магнитной записи позволяет значительно увеличить  поверхностную плотность и скорость записи.

Страницы: 60-70
Список источников
  1. Sanders D., Valenzuela S.O., Makarov D., Marrows C.H. etc. The 2017 magnetism roadmap // J. Phys. D.: Appl. Phys. 2017. V. 50. P. 363001-1-33.
  2. Kief M.T., Victora R.Y. Materials for heat-assisted magnetic recording // MRS Bull. 2018. V. 43. P. 87–92.
  3. Wang F., Xu X.-H. Writability issues in high-anisotropy perpendicular magnetic recording media // Chin. Phys. B. 2014. V. 23. 036802-1-124.
  4. Wood R., Williams M., Kavcic A., Miles J. The feasibility of magnetic recording at 10 Tb/inch2 on conventional media // IEEE Trans. Magn. 2009. V. 45. P. 917–923.
  5. Okamoto S., Kikuchi N., Furuta M., Kitakami O., Shimatsu T. Microwave assisted magnetic recording technologies and related physics // J. Phys. D: Appl. Phys. 2015. V. 48. P. 353001-1-18.
  6. Mallary M., Srinivasan K., Bertero G., Wolf D., Kaiser C. etc. Head and media challenges for 3 Tb/in2 microwave assisted magnetic reсоrding // IEEE Trans. Magn. 2014. V. 50. P. 3001008-1-9.
  7. Gavrila H. Achievements and expected issues in heat assisted magnetic recording // J. Engineer. Sci. Innov. 2017. V. 2. P. 16–26.
  8. Weller D., Parker G., Mosendz O., Champion E. etc. A HAMR media technology roadmap to an areal density of 4 Tb/in2 // IEEE Trans. Magn. 2014. V. 50. P. 3100108-1-8.
  9. Шадров В.Г., Дмитриева А.Э., Болтушкин А.В. Структурированные среды магнитной записи // Успехи современной радиоэлектроники. 2018. № 1. С. 9–19.
  10. Amos N., Butler J., Lee B., Shachar M. H., Hu B. etc. Multilevel-3D bit patterned magnetic media with 8 signal levels per nanocolumn // PLoS One. 2012. V. 7. Р. e40134-1-8.
  11. Parkin S. S. P., Hayashi M., Thomas L. Magnetic domain-wall racetrack memory // Science. 2008. V. 320. P. 190–194.
  12. Lavrijsen R., Lee J.-H., Fernández-Pacheco A., Petit D., Mansell R., Cowburn R.P. Magnetic ratchet for three-dimensional spintronic memory and logic // Nature. 2013. V. 493. P. 647–650.
  13. Albrecht M., Hu G., Moser A., Hellwig O., Terris B. D. Magnetic dot arrays with multiple storage layers // J. Appl.Phys. 2005. V. 97. P. 103910-1-7.
  14. Baltz V., Landis S., Rodmacq B., Dieny B. Multilevel magnetic media in continuous and patterned films with out of plane magnetization // J. Magn. Magn. Mater. 2005. V. 290–291. P. 1286–1289.
  15. Baltz V., Bollero A., Rodmacq B., Dieny B., Jamet J.P., Ferré J. Multilevel magnetic nanodot arrays with out of plane anisotropy: the role of intra-dot magnetostatic coupling //Eur. Phys. J. Appl. Phys. 2007. V. 39. № 1. P. 33–38.
  16. Jubert P.O., Vanhaverbeke A., Bischof A., Allenspach R. Recording at large write currents on obliquely evaporated medium and application to a multilevel recording scheme // IEEE Trans. Mag. 201046 . V. 12. P. 4059–4065.
  17. Khizroev S., Hijazi Y., Amos N., Chomko R., Litvinov D. Physics considerations in the design of three dimensional and multilevel magnetic recording // J. Appl. Phys. 2006. V. 100. P. 063907-1-6.
  18. Kaidatzis A., Giannopoulos G., Varvaro G., Dimitrakopulos G. etc. Investigation of magnetic coupling in FePt/spacer/FePt trilayers // J. Phys. D: Appl. Phys. 2017. V. 50. P. 445002-1-8.
  19. Winkler G., Suess D., Lee J., Fidler J. etc. Microwave-assisted three-dimensional multilayer magnetic recording // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 94. P. 232501-1-3.
  20. Li S., Livshitz B., Bertram H. N., Fullerton E. E., Lomakin V. Microwave-assisted magnetization reversal and multilevel recording in composite media // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. P. 07B909-1-4.
  21. Suto H., Nagasawa T., Kudo K., Kanao T., Mizushima K., Sato R. Layer-selective switching of a double-layer perpendicular magnetic nanodot using microwave assistance // Phys. Rev. Appl. 2016. V. 5. P. 014003-1-8.
  22. Tanaka T., Otsuka Y., Furomoto Y., Matsuyama K., Nozaki Y. Selective magnetization switching with microwave assistance for three-dimensional magnetic recording // J. Appl. Phys. 2013. V. 113. P. 143908-1-3.
  23. Suto H., Kudo K., Nagasawa T., Kanao T., Mizushima K., Sato R. Three-dimensional magnetic recording using ferromagnetic resonance // Jpn. J. Appl. Phys. 2016. V. 55 P. 07MA01-1-10.
  24. Okamoto S., Kikuchi N., Kitakami O. Magnetization switching behavior with microwave assistance // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 93. 102506-1-5.
  25. Okamoto S., Igarashi I., Kikuchi N., Kitakami O. Microwave assisted switching mechanism and its stable switching limit // J. Appl. Phys. 2010. V. 107. P.123914-1-4.
  26. Kief  M.T., Victora R.H. Observation of microwave-assisted magnetization reversal in perpendicular recording media // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. P. 042413-1-3.
  27. Rivkin K., Benakli M., Tabat N., Yin H. Physical principles of microwave assisted magnetic recording // J. Appl. Phys. 2014. V. 115. 214312-1-12.
  28. Nozaki Y., Narita N., Tanaka T., Matsuyama K. Microwave assisted magnetization reversal in a Co/Pd multilayer with perpendicular magnetic anisotropy // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 95. P. 082505-1-4.
  29. Boone C.T., Katine J.A., Marinero E.E., Pisana S., Terris B.D. Microwave-assisted magnetic reversal in perpendicular media // IEEE Magn. Lett. 2012. V. 3. P. 3500104-1-4.
  30. Nozaki Y., Kato A., Noda K., Kanai Y., Tanaka T., Matsuyama K. Micromagnetic study on microwave-assisted magnetic recording in perpendicular medium with intergrain exchange coupling // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. P. 123912-1-5.
  31. Zhang M., Zhou T., Yuan Z. Analysis of switchable spin-torque oscillator for microwave assisted magnetic recording // Adv. Cond. Matter. Phys. 2015. V. 2015. P. 457456-1-6.
  32. Chen T., Dumas R. K., Eklund A., Muduli P.K. etc. Spin-torque and spin-Hall nano-oscillators // Proc. IEEE. 2016. V. 104. P. 1919-1-24.
  33. Locatelli N., Hamadeh A., Araujo F. A., Belanovsky A.D. etc. Efficient synchronization of dipolarly coupled vortex-based spin transfer nano-oscillators // Détails Scientific Reports. 2015. V. 5. P. 17039-1-5.
  34. Hirohata A., Takahashi K. Future perspectives for spintronic devices // J. Phys.D.: Appl. Phys. 2014. V. 47. P. 193001-1-40.
  35. Hirohata A., Sukegawa H., Yanagihara H., Zutic I., Seki T., Mizukami S., Swaminathan R. Roadmap for emerging materials for spintronic device applications // IEEE Trans. Magn. 2015. V. 51. P. 1–11.
  36. Suto H., Nagasawa T., Kudo K., Mizushima K., Sato R. Nanoscale layer-selective readout of magnetization directionfrom a magnetic multilayer using a spin-torque oscillator // Nanotechnology. 2014. V. 25. P. 245501-1-4.
  37. Yang T., Suto H., Nagasawa T., Kudo K., Mizushima K., Sato R. Readout method from antiferromagnetically coupled perpendicular magnetic recording media using ferromagnetic resonance // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. P. 213901-1-4.
  38. Kudo K., Suto H., Nagasawa T., Mizushima K., Sato R. Resonant magnetization switching induced by spin torque-driven oscillations and its use in three-dimensional magnetic storage applications // Appl. Phys. Express. 2015. V. 8. P. 103001-1-4.
  39. Tanaka T., Kato A., Furomoto Y., MdNor A.F., Kanai Y., Matsuyama K. Microwave-assisted magnetic recording simulation on exchange-coupled composite medium // J. Appl. Phys. 2012. V. 111. P. 07B711-1-5.
  40. Greaves S.J., Kanai Y., Muraoka H. Microwave-assisted shingled magnetic recording // IEEE Trans. Magn. 2015. V. 51. P. 1–4.
  41. Greaves S.J., Kanai Y., Muraoka H. Microwave-assisted magnetic recording on dual-thickness and dual-layer bit patterned media // IEEE Trans. Magn. 2016. V. 51. P. 253756-1-6.
  42. Wang Y.Y., Song C., Zhang J.Y., Pan F. Spintronic materials and devices based on antiferromagnetic metals // Progr. Nat. Sci.: Mat. Int. 2017. V. 27. P. 208–216.
  43. Wang X., Gao K.Z., Hohlfeld J., Seigler M. Switching field distribution and transition width in energy assisted magnetic recording // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 97. P. 102502-1-3.
  44. Mizushima K., Kudo K., Nagasawa T., Sato R. Signal-to-noise ratios in high-signal-transfer-rate read heads composed of spin-torque oscillators // J. Appl. Phys. 2010. V. 107. P. 063904-1-4.
  45. Kudo K., Nagasawa T., Mizushima K., Suto H., Sato R. Numerical simulation on temporal response of spin-torque oscillator to magnetic pulses  //Appl. Phys. Express  2010. V. 3. P. 043002-1-3.
  46. Braganca P. M., Gurney B. A., Wilson B. A., Katine J. A., Maat S., Childress J.R. Nanoscale magnetic field detection using a spin torque oscillator // Nanotechnology 2010. V. 21. P. 235202-1-10.
  47. Nagasawa T., Suto H., Kudo K., Yang T., Mizushima K., Sato R. Delay detection of frequency modulation signal from a spin-torque oscillator under a nanosecond-pulsed magnetic field // J. Appl. Phys. 2012. V. 111. P. 07C908-1-5.
  48. Maehara H., Kubota H., Suzuki Y., Seki T., Nishimura K. etc. Large emission power over 2µW with high Q factor obtained from nanocontact magnetic-tunnel-junction-based spin torque oscillator // Appl. Phys. Express 2013. V. 6. P. 113005-1-3.
  49. Maehara H., Kubota H., Suzuki Y, Seki T., Nishimura K. etc. High Q factor over 3000 due to out-of-plane precession in nano-contact spin-torque oscillator based on magnetic tunnel junctions // Appl. Phys. Express 2014. V. 7. P. 023003-1-3.
  50. Kubota H., Yakushiji K., Fukushima A., Tamaru S. etc. Spin-torque oscillator based on magnetic tunnel junction with a perpendicularly magnetized free layer and in-plane magnetized polarizer // Appl. Phys. Express 2013. V. 6. P. 103003-1-4.
  51. Kudo K., Suto H., Nagasawa T., Mizushima K., Sato R. Frequency stabilization of spin-torque-driven oscillations by coupling with a magnetic nonlinear resonator // J. Appl. Phys. 2014. V. 116. P. 163911-1-3.
  52. Iihama S., Xu Y., Deb M., Malinowski G., Hehn M., Gorchon J., Fullerton E.E., Mangin S. Single-shot multi-level all-optical magnetization switching mediated by spin-polarized hot electron transport // arXiv: 1805.02432.
  53. Bai X., Zhu J.G. Medium stack optimization for microwave assisted magnetic recording // IEEE Trans. Magn. 2017. V. 53. 200736-1-6.
  54. Bai X., Zhu J.G. Segmented media and medium damping in microwave assisted magnetic recording // AIP Adv.  2018. V. 8. P. 056508-1-5.
  55. Kase A., Akaqi F., Yoshoda K. Effects of head field and AC field on magnetization reversal for microwave assisted magnetic recording // AIP Adv. 2018. V. 8. P. 056505-1-5.
  56. Fontana R.E., Decad G.M. Moore’s law realities for recording systems and memory storage components: HDD, tape, NAND, and optical // AIP Adv.2018. V. 8. P.056506-1-5.
  57. Vogler C., Bruckner F., Fuger M., Bergmair B., Huber T., Fidler J., Suess D. Three-dimensional magneto-resistive random access memory devices based on resonant spin-polarized alternating currents // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. P. 123901-1-5.
  58. Zhang S.L., Zhang J.Y., Baker A.A., Wang S.G., Yu G.H., Hesjedal T. Three dimensional magnetic abacus memory // Sci. Rep. 2014. V. 4. P. 6109-1-9.
  59. Hao C.I., Nie Z.Q., Ye H.P., Li H., Luo Y. etc. Three-dimensional supercritical resolved light-induced magnetic holography // Sci. Adv. 2017. V. 3. P. e1701398-1-9.
Дата поступления: 22 марта 2019 г.