Les chercheurs d'A*STAR ont créé un nouveau matériau prometteur à partir de fines couches de fer et de cobalt qui pourrait permettre aux technologies d'enregistrement magnétique telles que les disques durs d'être boostées avec des micro-ondes.

Zhou Tiejun, Chung Hong Jing et ses collègues de l'A*STAR Data Storage Institute ont affiné à la fois les propriétés magnétiques et la réponse micro-onde dans leurs couches minces, créant un matériau idéal pour piloter un minuscule générateur de micro-ondes à énergie quantique appelé oscillateur à couple de spin.

L'équipe avait déjà étudié des couches de cobalt et d'iridium et avait trouvé une irrégularité magnétique surprenante - le matériau préférait fortement que son champ magnétique soit aligné dans une direction particulière, une propriété connue sous le nom d'anisotropie magnétique. Avec un alignement soigneux du matériau, son anisotropie faciliterait la magnétisation et la démagnétisation.

Dans ce nouveau travail, l'équipe a découvert que la prise en sandwich du cobalt avec du fer, au lieu d'iridium, produit une anisotropie magnétique plus forte et a des performances micro-ondes supérieures.

Les micro-ondes générées par un oscillateur à couple de rotation intégré dans la tête de lecture-écriture d'un disque dur rendraient l'écriture des données plus économe en énergie, dit Chung.

"Les micro-ondes abaissent efficacement la barrière énergétique pour inverser la direction des domaines magnétiques, " dit Chung.

Le signal hyperfréquence faciliterait la commutation de la magnétisation requise pour écrire des données sur un disque dur en définissant les champs magnétiques des atomes du disque dur en tissant des cercles, de la même manière qu'une toupie vacille en rond, un effet connu sous le nom de précession. La pile cobalt-iridium a perdu l'énergie micro-ondes rapidement, comme une toupie qui tourne sur un tapis épais, un effet connu sous le nom d'amortissement. Cependant, dans la pile cobalt-fer, l'amortissement était beaucoup plus faible, comme une toupie qui tourne sur un sol dur et poli.

La percée est venue du travail de l'équipe pour concevoir séparément les propriétés magnétiques et micro-ondes de la pile, dit Chung.

"Nous prenons beaucoup de soin pour atteindre la qualité interfaciale souhaitée des couches. Le contrôle au niveau du nanomètre est tout à fait important, " il a dit.

L'équipe a testé plus de 30 combinaisons de matériaux, explorer d'abord l'effet de l'épaisseur de la couche, température de recuit et vitesse et température de pulvérisation cathodique. Finalement, ils les ont testés dans une configuration full stack, conclure que le cobalt et le fer en couches égales de 0,625 nanomètres d'épaisseur étaient optimaux.

Chung dit qu'il reste encore beaucoup de travail à faire pour mener à bien cette technologie.

"C'est difficile, en raison de la complexité de la conception du matériau et des défis liés à l'intégration de l'oscillateur de couple de rotation dans la tête de lecture-écriture magnétique."