光电信息存储及技术试卷.ppt

信息存储材料
一、磁性存储材料
二、光信息存储材料
三、MRAM材料及应用
一、磁性存储材料
在信息时代,大容量存储技术在信息处理、传递和探测保存中占据着相当重要的地位。
经过一个世纪的发展,磁性存储取得了巨大的进步,目前的磁记录密度已进入每平方英寸10吉位数的量级。
为了提高磁记录的密度,主要途径是增大介质的Hc/Br并降低介质的厚度。但记录后的输出信号正比于Br,因此提高介质矫顽力是关键。
磁记录材料先后经历了氧化物磁粉(γ-Fe2O3)、金属合金磁粉(Fe-Co-Ni等合金磁粉)和金属薄膜三个阶段。矫顽力和剩磁都得到了很大的提升。
金属薄膜是高记录密度的理想介质。因为薄膜介质是连续性介质,并具有高的矫顽力和高的饱和磁化强度。后者可有效的减薄磁性层的厚度。这些正是高记录密度介质所必备的性能。
纵向磁化记录-磁化方向与记录介质的运动方向平行的记录方式。如硬盘、软盘、磁带等。提高其存储密度的方式主要是提高矫顽力和采用薄的存储膜层。
垂直磁记录-磁化方向和记录介质的平面相垂直的记录方式。它可彻底消除纵向磁记录方式随记录单元缩小和膜层h减薄所产生的退磁场增大的效应,因而更有利于记录密度的提高。同时对薄膜厚度和矫顽力的要求可更宽松。但其对信号的读出效率较差,要求磁头必须距记录介质面很近。
高密度磁性存储磁头材料-
磁记录的两种记录剩磁状态(±Mr)是由正、负脉冲电流通过磁头反向磁化介质来完成的。在读出记录信号时,磁头是磁记录的一种磁能量转换器,即磁记录是通过磁头来实现电信号和磁信号之间的相互转换。因此磁头同磁记录介质一样是磁记录中的关键元件。
磁头在磁记录过程中经历了几个阶段:
体形磁头-薄膜磁头-
磁阻磁头-巨磁阻磁头
磁阻、巨磁阻效应-
1971年有人提出利用铁磁多晶体的各向异性磁电阻效应制作磁记录的信号读出磁头。1985年IBM公司实现了这一设想。此后,磁记录密度有了很大的提高。磁阻磁头主要采用Ni-(Co,Fe)系列的铁磁合金材料,其主要特点当电流与磁场平行和垂直时其电阻率有较明显的变化。
上世纪80年代末法国巴黎大学Fert教授课题组提出和发现的巨磁阻(GMR)效应可使Ni-Fe系列磁阻效应高一个数量级以上,引起极大轰动,也为磁头技术带来了突飞猛进的发展。该项成果也获得了2007年诺贝尔物理奖。
GMR效应主要基于电子自旋特性产生。
Mp
M
电子的两大量子特性
电荷
自旋
N
P
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E
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巨磁电阻电阻网络模型(Mott二流体模型)
两磁性层平行
两磁性层反平行