A*STAR-onderzoekers hebben een veelbelovend nieuw materiaal gemaakt van dunne lagen ijzer en kobalt waarmee magnetische opnametechnologieën zoals harde schijven kunnen worden versterkt met microgolven.

Zhou Tiejun, Chung Hong Jing en collega's van het A*STAR Data Storage Institute verfijnden zowel de magnetische eigenschappen als de microgolfrespons in hun dunne lagen, het creëren van een ideaal materiaal om een ​​kleine kwantum-aangedreven microgolfgenerator aan te drijven, een zogenaamde spin-torque-oscillator.

Het team had eerder lagen kobalt en iridium bestudeerd en een verrassende magnetische onregelmatigheid gevonden - het materiaal gaf er de voorkeur aan dat het magnetische veld in één bepaalde richting was uitgelijnd, een eigenschap die bekend staat als magnetische anisotropie. Met een zorgvuldige uitlijning van het materiaal, zijn anisotropie zou het gemakkelijker maken om te magnetiseren en te demagnetiseren.

In dit nieuwe werk het team ontdekte dat kobalt met ijzer tussen in plaats van iridium, produceerde sterkere magnetische anisotropie en had superieure microgolfprestaties.

Microgolven gegenereerd door een spin-torque-oscillator ingebed in de lees-schrijfkop van een harde schijf zouden het schrijven van de gegevens energiezuiniger maken, zei Chung.

"De microgolven verlagen effectief de energiebarrière voor het omdraaien van de richting van de magnetische domeinen, ' zegt Chung.

Het microgolfsignaal zou helpen bij het omschakelen van magnetisatie die nodig is om gegevens naar een harde schijf te schrijven door de magnetische velden van de atomen in de harde schijf in cirkels in te stellen, zoals een tol in cirkels wiebelt, een effect dat precessie wordt genoemd. De kobalt-iridiumstapel verloor de microgolfenergie snel, als een tol die op een dik tapijt draait, een effect dat demping wordt genoemd. Echter, in de kobalt-ijzerstapel, de demping was veel lager, als een tol die op een hard gepolijste vloer draait.

De doorbraak kwam van het werk van het team om de magnetische en microgolfeigenschappen van de stapel afzonderlijk te ontwikkelen, zei Chung.

"We besteden veel zorg aan het bereiken van de gewenste grensvlakkwaliteit van de lagen. Controle op nanometerniveau is uiterst belangrijk, " hij zei.

Het team testte meer dan 30 combinaties van materialen, eerst het effect van laagdikte onderzoeken, gloeitemperatuur en sputtersnelheid en temperatuur. Eindelijk, ze hebben ze getest in een volledige stackconfiguratie, het afsluiten van kobalt en ijzer in gelijke lagen van 0,625 nanometer dik was optimaal.

Chung zegt dat er nog veel werk moet worden verzet om deze technologie tot wasdom te brengen.

"Het is moeilijk, vanwege de complexiteit van het materiaalontwerp en de uitdagingen van het integreren van de spintorque-oscillator in de magnetische lees-schrijfkop."