基于激光的基于激光超快速数据写入存储设备

2022-01-07 12:36:00吴晶芸导读现代生活围绕数据展开，这意味着我们需要新的快速，快速且节能的数据设备方法来在存储设备上读写数据。在过去的写入十年中，随着磁性材料全光开关(AOS)的存储发

现代生活围绕数据展开，这意味着我们需要新的基于激光，快速且节能的快速方法来在存储设备上读写数据。在过去的数据设备十年中，随着磁性材料全光开关(AOS)的写入发展，使用激光脉冲而不是存储磁体来写入数据的基于光学的方法受到了广泛的关注。虽然AOS快速且节能，基于激光但在精度方面存在问题。快速埃因霍温科技大学的数据设备研究人员设计了一种新方法，该方法利用铁磁材料作为参考，写入通过激光脉冲将数据准确地写入钴ga(Co / Gd)层，存储以帮助进行写入过程。他们的研究发表在《自然通讯》上。

硬盘驱动器和其他设备中的磁性材料以向上或向下定向的磁旋转形式将数据存储为计算机位(即0和1)。传统上，通过在材料上移动小磁铁来从硬盘读取数据并将数据写入硬盘。但是，随着对数据生产，消耗，访问和存储的需求不断增加，人们对访问，存储和记录数据的更快，更节能的方法有相当大的需求。

确定性单脉冲AOS的需求

就速度和能源效率而言，磁性材料的全光切换(AOS)是一种很有前途的方法。AOS使用飞秒激光脉冲在皮秒级切换磁自旋的方向。可以使用两种机制来写入数据：多脉冲和单脉冲切换。在多脉冲切换中，自旋的最终方向(即向上或向下)是确定的，这意味着可以预先通过光的偏振确定它。但是，此机制通常需要多个激光器，这会降低写入速度和效率。

另一方面，用于写入的单个脉冲会快得多，但是对单个脉冲AOS的研究表明，切换是一个切换过程。这意味着要更改特定磁性钻头的状态，需要先了解该钻头。换句话说，必须先读取位的状态，然后才能对其进行覆盖，这会在写入过程中引入读取阶段，从而限制了速度。

更好的方法是确定性单脉冲AOS方法，其中位的最终方向仅取决于用于设置和重置位的过程。现在，位于TU / e的应用物理系的纳米结构物理小组的研究人员展示了一种新方法，该方法可以在磁性存储材料中实现确定性的单脉冲写入，从而使写入过程更加精确。

参考层和间隔层的重要性

TU / e研究人员针对他们的实验设计了一种写入系统，该写入系统由三层组成：由钴和镍制成的铁磁参考层(有助于或防止自由层中的自旋切换)，导电铜(Cu)隔离层或间隙层，光可转换的Co / Gd自由层。结合层的厚度小于15nm。

一旦被飞秒激光激发，参考层就会在不到皮秒的时间内消磁。与参考层中的自旋相关联的一些损失的角动量然后被转换为电子携带的自旋电流。电流中的自旋与参考层中的自旋方向对齐。

然后，该自旋电流从参考层穿过Cu间隔层(参见图中的白色箭头)移动到自由层，在自由层中，该电流可以帮助或防止自由层中的自旋切换。这取决于参考层和自由层的相对旋转方向。

改变激光能量会导致两种情况。首先，在一个阈值之上，自由层中的最终自旋取向完全由参考层确定，其次，在较高阈值之上，观察到切换切换。研究人员表明，这两种方案可以一起用于在自由层中精确写入自旋状态，而无需考虑写入过程中的初始状态。这一发现为扩展我们未来的数据存储设备提出了重要的进展。