(une, b) Dans la première étape du processus, de minuscules piliers sont modelés sur une surface. (c, d) Dans la deuxième étape, un film magnétique est déposé sur les poteaux, les transformer en bits magnétiques. L'espacement de 35 nm correspond à une densité d'enregistrement de 0,6 Tbit/in2. Un échantillon avec un espacement de 15 nm (non représenté) correspond à une densité d'enregistrement de 3,3 Tbit/in2. Crédit image:Yang, et al. ©2011 IOP Publishing Ltd
(PhysOrg.com) -- Dans le but d'augmenter les densités d'enregistrement des disques durs, les médias à motifs sont devenus l'une des stratégies les plus prometteuses pour atteindre des densités d'enregistrement au-delà de 1 Tbit/in 2 . Dans les médias à motifs, les données sont stockées dans un réseau uniforme de cellules magnétiques qui contiennent chacune un bit, plutôt qu'en groupes de nanograins magnétiques disposés de manière aléatoire dans un alliage magnétique en couche mince, comme dans les disques durs d'aujourd'hui. Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont développé une méthode simplifiée des médias à motifs en réduisant le nombre d'étapes du processus, et ont démontré des densités élevées de 1,9 Tbit/in 2 à 3,3 Tbit/pouce 2 , bien que cette dernière densité doive encore être caractérisée par des microscopes à force magnétique à plus haute résolution que ceux disponibles pour l'étude.
Les chercheurs, Joël K.W. Yang, et al., de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux et de l'Institut de stockage de données à A*STAR (l'Agence pour la science, Technologie et recherche) à Singapour, ainsi que l'Université nationale de Singapour, ont publié leur étude dans un récent numéro de Nanotechnologie . Comme Yang l'a expliqué, la nouvelle méthode repousse les limites des densités d'enregistrement des disques durs.
"Oui, 3,3 Tbit/pouce 2 est l'une des plus hautes manifestations à ce jour, " Yang a dit PhysOrg.com . « Bien qu'il existe d'autres modèles non magnétiques qui ont des densités plus élevées, nous pensons avoir fabriqué et testé les embouts magnétiques les plus denses.
Les disques durs d'aujourd'hui ont des densités d'enregistrement allant jusqu'à 0,5 Tbit/in 2 , mais en améliorant cette densité au-delà de 1-1,5 Tbit/in 2 peut ne pas être possible en utilisant la même méthode granulaire. La difficulté tient à deux limites. La première est une limite sur le nombre minimum de grains par bit (chaque bit nécessite au moins quelques dizaines de grains), ce qui est dû à la nécessité d'un rapport signal sur bruit suffisant. La deuxième limite est la limite superparamagnétique, ce qui limite la granulométrie minimale. Si la taille des grains est trop petite, l'état d'aimantation devient thermiquement instable et les grains ne peuvent plus stocker de données.
Contrairement à la méthode conventionnelle, les médias à motifs (ou les médias à motifs binaires) ne sont pas confrontés aux mêmes limites. Étant donné que les cellules magnétiques sont lithographiées en matrices ordonnées, le rapport signal sur bruit est nettement amélioré, et chaque cellule magnétique individuelle peut servir de bit. Et comme les cellules magnétiques sont plus grosses que les grains, ils n'atteignent pas la limite superparamagnétique.
En surmontant les limites des médias granulaires, les supports à motifs ont le potentiel d'atteindre des densités d'enregistrement bien au-delà de 1 Tbit/in 2 . Certaines techniques de médias à motifs ont même démontré des résolutions de motifs originales allant jusqu'à 10 Tdot/in 2 (avant que les points ne deviennent des bits fonctionnels), mais ces techniques de fabrication reposent sur des méthodes de transfert de motif telles que la gravure ou le décollement qui dégradent la résolution du motif d'origine, et réduire la densité finale.
Pour résoudre le problème de transfert de modèle, les chercheurs de Singapour ont développé un processus médiatique à motifs qui ne nécessite aucun type de transfert de motifs. Leur technique se compose de seulement deux étapes :(1) utiliser la lithographie par faisceau d'électrons pour modeler des réseaux de points (ou de minuscules piliers) aussi petits que 10 nm de diamètre sur un matériau résistant, et (2) en utilisant des techniques de pulvérisation cathodique pour déposer des films magnétiques de 21 nm d'épaisseur sur l'ensemble du matériau de réserve. Le matériau magnétique qui atterrit au-dessus des nanopostes sert de bits isolés magnétiquement. En évitant les processus de gravure et de décollement, la résolution des motifs finaux est fondamentalement identique à la résolution du motif lithographique original.
« L'étape de gravure pourrait être évitée car le motif du faisceau électronique résiste à lui-même, tout en étant un excellent support d'imagerie pour le faisceau d'électrons, se double d'un matériau robuste qui peut être utilisé dans des plateaux de disques durs, », a expliqué Yang.
En utilisant la nouvelle méthode, les chercheurs ont fabriqué des échantillons avec une densité de motifs allant jusqu'à 3,3 Tdot/in 2 , et des images au microscope électronique à balayage ont montré que les bits magnétiques finaux conservent les mêmes densités, jusqu'à 3,3 Tbit/pouce 2 . Parce que les bits magnétiques sont physiquement connectés à leurs voisins par de minuscules liens magnétiques, les chercheurs ont dû confirmer que les bits individuels étaient toujours isolés magnétiquement et que ces liens n'interféraient pas avec la capacité de chaque bit à stocker des données. Pour faire ça, ils ont observé les échantillons sous un microscope à force magnétique tout en appliquant des champs magnétiques de différentes forces pour commuter des bits individuels. Pour les échantillons avec des densités jusqu'à 1,9 Tbit/in 2 , le microscope a montré que des bits individuels peuvent être commutés indépendamment de leurs voisins; Au-delà de ça, le microscope ne pouvait pas résoudre les bits individuels en raison de sa propre limite de résolution.
« Le plus grand avantage de cette technique est que la densité/résolution finale des bits fabriqués a été maintenue aussi proche que possible de celle de l'étape lithographique, ", a déclaré Yang. « Si nous avions introduit des étapes de transfert de motifs telles que la gravure, la résolution maximale pouvant être atteinte serait considérablement inférieure en raison de la dégradation du motif pendant la gravure. En prime, la réduction des étapes réduit également les coûts et augmente le débit, en particulier lorsqu'il est associé à des processus à haut débit tels que la lithographie par nanoimpression et l'auto-assemblage guidé.
Les chercheurs prédisent que les techniques de microscope à force magnétique à plus haute résolution vérifieront la commutation individuelle des bits à 3,3 Tbit/in 2 . Ils prédisent également que la nouvelle technique des médias à motifs peut permettre la fabrication de mémoires aux densités les plus élevées possibles (de l'ordre de 10 Tbit/in 2 ). Si l'étape de lithographie par faisceau d'électrons peut être combinée avec, ou remplacé par, d'autres méthodes de modélisation évolutives telles que l'auto-assemblage par modèle, la nouvelle technique pourrait être utilisée pour la fabrication à grande échelle de futurs disques durs à ultra-haute densité.
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