数据储存

数据储存数据储存 3.15 数据储存 C.A.Ross, 材料科学与工程学系, 麻省理工学院参考数据: Braithwaite 与 Weaver，电子材料，第3.8-10、3.12与3.3节 Jiles，磁学与磁性材料导论，第14章磁纪录-磁带或硬盘纪录系统以电磁感应写入数据: 当电流流过绕在芯的线圈时，在芯的缺口中会产生磁场。此场可用来在磁盘上写入数据。以电磁感应读出数据: 当读取头掠过介质上数据位所产生的边缘场时，在间隙通量的改变使得芯的磁化强度改变，而在线圈上感应出一个电压降。此介质通...

数据储存 3.15 数据储存 C.A.Ross, 材料科学与工程学系, 麻省理工学院参考数据: Braithwaite 与 Weaver，电子材料，第3.8-10、3.12与3.3节 Jiles，磁学与磁性材料导论，第14章磁纪录-磁带或硬盘纪录系统以电磁感应写入数据: 当电流流过绕在芯的线圈时，在芯的缺口中会产生磁场。此场可用来在磁盘上写入数据。以电磁感应读出数据: 当读取头掠过介质上数据位所产生的边缘场时，在间隙通量的改变使得芯的磁化强度改变，而在线圈上感应出一个电压降。此介质通常磁化成平面方向。磁化方向(及相关的边缘场)的改变代表1。磁化没有改变代表0。读取头材料:软磁、高磁导率、高饱和磁化强度 Permalloy, NiFe Hc ~4 A/m Bs = 0.9T μ = 20,000 (1000 @ 10 MHz) r 高导磁合金 Bs = 1.0T Sendust, FeAlSi Hc ~5 A/m μ = 10,000 r (一种铁硅铝合金) Bs = 2.8T FeN Hc ~100 A/m μ = 1,000 r 介质:硬盘铝/磷化镍或玻璃基板 (200)结构的铬底层钴铬铂钽…(1120)结构的合金，在高温下成长已得到铬在晶界的偏析(析出)， K所以每个晶粒之间没有耦合且如单一扇区。铂会提高的值。1 碳-氮-氢涂布全氟乙醚润滑剂轨道间距<1mm，位长度~0.1mm 磁带:PET基板(聚对苯二甲二乙酯) γ-FeO(磁赤铁矿)颗粒混在聚合物黏结剂中。单扇区;瘦长型导致高矫顽力， 23 亦可以加入钴来提高。这是一个缺陷的尖晶石结构(尖晶石是ABO，如，A24 在四面体的位置(注:由四个氧原子包围)，B在八面体的位置(注:由八个氧原子包围)，氧形成面心立方结构)。可使用其它种类的颗粒-- CrO, Fe, BaO-6FeO223 磁阻回读磁性材料的磁组是因为自旋极化的电子通过材料时散射的不同所造成的。如铁Fe的62 电子组态是3d4s。在固体里，自旋向上的电子会比自旋向下的更多2.2个，其排列平行磁化M方向。假若M与电流方向平行，就有更多散射的机会，所以电阻会较高:ΔR是小的，如对高导磁合金(NiFe)而言ΔR=2%。 2 异向性磁阻(AMR) R = R + ΔR cosθ o 在一多层结构如Co/Cu/Co/Cu…，Fe/Cr/Fe/Cr…或Co/Cu/NiFe，有一较大的磁阻效应称做巨磁阻(GMR)。散射与邻近磁性层的相对的磁化方向有关:若是同方向的，则电阻较小。此效应可达到约~10%。与电流方向无关，只与层的相对磁化方向有关。 GMR用来制作读取头。一种称做自旋阀的堆栈方式:反铁磁-铁磁-非磁性-铁磁。反铁磁层(AF)拴住邻近的铁磁层(FM，固定层)。另一个铁磁层可随磁盘上之位产生的边缘场而旋转自己的磁化方向。此堆栈的电阻与两个磁性层间的磁化方向之夹角有关，所以对磁盘上的场很灵敏。这反铁磁层可以是FeMn、IrMn、NiO等，铁磁层可以是Co或NiFe，而非磁性中间层为Cu(在自旋阀中)或是AlO (在穿遂接面中)。在穿遂接面中，电阻的改变可达到约23 50%。磁组是磁性与电性耦合的例子。有许多使用这些’磁电’或’自旋电子’现象的组件正在发展，如MRAM (磁性随机存取内存)。磁光介质磁光特性如法拉第旋转是一个磁性与光学特性间耦合的例子。克尔效应:极化光从磁性材料上反射而产生极化方向的旋转。法拉第效应:极化光穿过磁性材料产生的极化方向旋转。克尔效应发生在所有的磁性材料(若材料是透明的，则法拉第效应亦是)。非晶RE-TM合金(稀土-过渡金属)，如a-(Tb,Gd)(Fe,Co)在此x~0.2，有大的克尔旋转并倍使，x 1-x 用于磁光盘片上，其它材料是Co/Pt的多层结构。稀土及过渡元素的磁化是反向排列，所以材料是陶铁磁性。每一族的磁化强度随着温度有很大的不同，所以在有些温度材料是反铁磁，因为其自旋都互相抵销了。这称为补偿温度，且被设计为约300K。在这一点上，磁化不会被外在场所影响。为了写入数据，一雷射点局部加热磁盘，而一全域的磁场反转它的磁化(其垂直基板，因为制作薄膜过程中有一外加场)。读取数据时，使用较弱雷射且克尔旋转显示点被磁化成哪种形式(向上=1，向下=0)。克尔效应大部分来自过渡金属原子，因此即使在补偿温度，其效应仍是高的。盘片是由玻璃或塑料加上介电层/磁光材料/介电层/铝热槽/保护涂层光介质-光盘(compact disc)与数字视讯影碟(Digital Video Disc) 轨道间距1.5μm，位长度1-2μm

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