Das moderne Leben dreht sich um Daten, was bedeutet, dass wir neue, schnelle und energieeffiziente Möglichkeiten brauchen, Daten auf Speichergeräten zu lesen und zu schreiben.
In den vergangenen zehn Jahren hat man sich mit optischen Methoden befaßt, bei denen anstelle von Magneten Laserpulse zur Datenschreibung verwendet werden.
Die Entwicklung von optischen Schaltanlagen (AOS) für magnetische Materialien ist zwar schnell und energieeffizient, hat aber Probleme mit der Präzision.
Forscher der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden haben eine neue Methode entwickelt, um Daten präzise in Kobalt zu schreiben
Die Forschung wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Kommunikation.
Magnetische Materialien in Festplatten und anderen Geräten speichern Daten in Form von Computerbits.
Durch die Bewegung eines kleinen Magneten über das Material, aber mit der steigenden Nachfrage nach Datenproduktion, Konsum, Zugriff und Speicherung,
Es besteht ein erheblicher Bedarf an schnelleren und energieeffizienteren Methoden zum Zugriff, zur Speicherung und zur Erfassung von Daten.
All-optical switching (AOS) von magnetischen Materialien ist ein vielversprechender Ansatz in Bezug auf Geschwindigkeit und Energieeffizienz.
Bei der Erfassung von Daten können zwei Mechanismen verwendet werden:
Im Multi-Impuls-Switching ist die Endrichtung des Spins deterministisch, was bedeutet, dass sie in
Dies erfordert jedoch in der Regel mehrere Laser, wodurch die Geschwindigkeit und Effizienz der
Schreiben.
Auf der anderen Seite ist das Schreiben mit einem einzigen Impuls viel schneller, aber Studien über ein einziger Impuls-all-optische Schaltung haben gezeigt, dass ein einziger Impuls-Schaltung
Dies bedeutet, dass man, um den Zustand eines bestimmten Magnetbits zu ändern, vorher Kenntnisse über das Bit benötigt.
Der Status des Bits muss gelesen werden, bevor er überschrieben werden kann, was eine Lesephase in den Schreibprozess einführt und so die Geschwindigkeit einschränkt.
Eine bessere Herangehensweise ist die deterministische Ein-Puls-all-optische Schaltmethode, bei der die endgültige Richtung des Bits nur von der
Nun, Forscher in der Nanostruktur-Gruppe am Institut für Angewandte Physik in Eindhoven
Die Universität für Technologie hat eine neue Methode entwickelt, um deterministisches Einimpulsschreiben in magnetischen Speichermaterialien zu erreichen, wodurch die
Schreibprozess präziser.
Die Forscher der TU Eindhoven haben in ihren Experimenten ein Schreibsystem entwickelt, das aus drei Schichten besteht: einer ferromagnetischen Bezugsschicht
aus Kobalt und Nickel, der die Spin-Schaltung in der freien Schicht unterstützt oder verhindert; ein leitfähiger Spalter oder Spaltlager aus Kupfer (Cu); und
eine optisch wechselbare Co/Gd-freie Schicht mit einer Dicke der Verbundschicht von weniger als 15 nm.
Wenn die Referenzschicht einmal durch einen Femtosekundenlaser erregt wird, demagnetisiert sie sich in weniger als einer Pikosekunde.
Die Spins in der Referenzschicht werden dann in einen von den Elektronen getragenen Spinstrom umgewandelt.
mit den Drehrichtungen der Drehungen in der Referenzschicht ausgerichtet.
Dieser Spin-Strom bewegt sich dann von der Referenzschicht durch den Kupfer-Abstand (siehe weiße Pfeile in der Abbildung) zur freien Schicht, wo er
Dies hängt von der relativen Drehrichtung der Referenz- und freien Schichten ab.
Die Veränderung der Laserenergie führt zu zwei Zuständen. Erstens, über einer Schwelle, wird die endgültige Spin-Orientierung in der freien Schicht vollständig durch
Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die beiden Mechanismen in der Regel in einem bestimmten Bereich funktionieren.
Dies ist eine Methode, mit der man den Spin-Zustand der freien Schicht genau schreiben kann, ohne den Anfangszustand während des Schreibprozesses berücksichtigen zu müssen.
Diese Entdeckung ist ein wichtiger Fortschritt bei der Erweiterung unserer zukünftigen Datenspeichergeräte.