Schéma du montage expérimental pour PEEM, l'optique laser intègre le porte-échantillon et l'échantillon. Crédit :HZB
Il s'agit d'un indice important pour notre compréhension théorique des supports de stockage de données magnétiques à commande optique. Les résultats sont publiés le 25 août dans la revue Rapports scientifiques .
Les exigences imposées aux supports de stockage numériques ne cessent d'augmenter. L'augmentation rapide des quantités de données et les nouvelles applications technologiques exigent une mémoire capable de stocker de grandes quantités d'informations dans un espace très réduit et de permettre à ces informations d'être utilisées de manière fiable avec des vitesses d'accès élevées.
Les dispositifs de stockage de données magnétiques réinscriptibles utilisant la lumière laser semblent avoir des perspectives particulièrement intéressantes. Les chercheurs travaillent sur cette nouvelle technologie depuis plusieurs années. "Toutefois, il y a encore des questions non résolues sur les mécanismes fondamentaux et la manière exacte dont fonctionnent les dispositifs de stockage magnétique à commande optique", dit le Dr Florian Kronast, directeur adjoint du département Materials for Green Spintronics au Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB).
Une équipe de recherche dirigée par lui a maintenant réussi à faire un pas important vers une meilleure compréhension de cette technologie de stockage très prometteuse. Les scientifiques ont pu établir empiriquement pour la première fois que le réchauffement du matériau de stockage par l'énergie de la lumière laser joue un rôle déterminant lors du basculement des alignements d'aimantation et que le changement de matériau n'a lieu que sous certaines conditions.
Trains d'impulsions laser au-dessus du seuil à des hélicités opposées montrant AO-HDS et schéma montrant le profil laser et AO-HDS. Crédit :HZB
Effectuer des mesures précises dans de minuscules points laser
Les scientifiques du HZB, ainsi que ceux de la Freie Universität Berlin et de l'Universität Regensburg, ont étudié les processus microscopiques à une résolution extrêmement élevée tout en irradiant une fine couche de matériau magnétique à l'aide d'une lumière laser à polarisation circulaire. Pour faire ça, ils ont dirigé la lumière d'un laser infrarouge sur une couche d'alliage d'un nanomètre d'épaisseur constituée des métaux terbium et fer (TbFe). La particularité du dispositif expérimental était que le point de lumière laser étroitement focalisé avait un diamètre de seulement trois microns. "C'est beaucoup moins que ce qui était habituel dans les expériences précédentes", dit Ashima Arora, scientifique du HZB, premier auteur de l'étude. Et cela a fourni aux chercheurs une résolution de détail inégalée pour étudier les phénomènes. Les images des domaines magnétiques de l'alliage que l'équipe a créées à l'aide des rayons X de la source de rayonnement synchrotron BESSY II ont révélé des caractéristiques fines qui elles-mêmes ne mesuraient que 30 nanomètres.
La chose cruciale se produit dans l'anneau limite
Les résultats des mesures prouvent qu'une région en forme d'anneau se forme autour du minuscule spot laser et sépare les deux domaines magnétiquement contrastés l'un de l'autre. Le motif de magnétisation existant à l'intérieur de l'anneau est complètement effacé par l'énergie thermique de la lumière laser. En dehors du ring, cependant, il reste dans son état d'origine. Dans la zone limite elle-même, une distribution de température apparaît qui facilite un changement d'aimantation en déplaçant les limites de domaine. "C'est seulement là que le basculement des propriétés magnétiques peut avoir lieu, permettant à un appareil de stocker des données réinscriptibles", explique Arora.
Influence surprenante de l'épaisseur de la couche
"Ces nouvelles connaissances aideront au développement de dispositifs de stockage magnétique à commande optique ayant les meilleures propriétés possibles, " selon Kronast. Un effet supplémentaire contribue à mieux comprendre les processus physiques qui sont importants dans ce phénomène, que les chercheurs du HZB ont observé de manière inattendue pour la première fois. Le mode de basculement des aimantations dépend fortement de l'épaisseur de couche du matériau irradié par le laser. Il évolue sur un intervalle de 10 à 20 nanomètres d'épaisseur.
"C'est une indication claire que deux mécanismes opposés sont impliqués et se concurrencent", Kronast explique. Lui et son équipe soupçonnent deux effets physiques complexes pour cela. Pour confirmer leurs soupçons, bien que, d'autres études empiriques et théoriques sont nécessaires.
