1 / 18

Õhukesekilelised mälukeskkonnad

Õhukesekilelised mälukeskkonnad. Margus Kodu Materjalitehnoloogia mag. 2. Sissejuhatus. Juttu tuleb ainult kõvaketastest (rigid-disk technology) Sisukord: Areng Enne 80-daid 80-dad ja õhukesekilelised pead 90-dad ja MR pead GMR pead ja edasi Täna ja homme. Areng.

chinara
Télécharger la présentation

Õhukesekilelised mälukeskkonnad

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Õhukesekilelised mälukeskkonnad Margus Kodu Materjalitehnoloogia mag. 2

  2. Sissejuhatus • Juttu tuleb ainult kõvaketastest (rigid-disk technology) • Sisukord: • Areng • Enne 80-daid • 80-dad ja õhukesekilelised pead • 90-dad ja MR pead • GMR pead ja edasi • Täna ja homme

  3. Areng • Esimene kõvaketas IBM-ilt 1956 • Taldriku läbimõõt 24 in (50 taldrikut) • Mahutas 5 MB (2000 bit/in2) • Esimene PC kõvaketas Seagate`ilt 1979 • Taldriku läbimõõt 5,25 in (2 taldrikut) • Kogu seade mahutas 5 MB (~3 Mbit/ in2) • Täna (PMR tehnoloogia) • Taldriku läbimõõt tavaliselt 3,5 (PC) ja 2,5 (laptop) in • Mahutab ~ 500 GB (~200 Gbit/ in2) • Järgmisel aastal • Tõenäoliselt mahtuvus ~ 750 GB ja tihedus kuni 250 Gbit/ in2 • IBM lubab 1 Tbit/ in2 (Millipede)

  4. Enne 80-daid • Magnetilised osakesed dispergeeritakse lahuses, mis sisaldas polümeeri • Dispersioon pihustatakse läbi düüsi pöörlevale alusele • Üleliigne lahus kõrvaldatakse aluse kiire pöörlemise tulemusena. Alles jääb õhuke lahusekiht • Magnetvälja abil orienteeritakse piklikud magnetosakesed ringjoone sihis, et kile magnetilised omadused oleksid paremad • Kilet kuumutatakse ahjus mille tagajärjel toimub polümeeri ristsidestumine ning kõvastumine • Pärast kuumutamist magnetiline kate poleeritakse ja kaetakse lubrikandiga (perfluoropolüeeter)

  5. Enne 80-daid • magnetilised osakesed valmistati γ-Fe2O3-st (ferromagnetiline magnetiliselt kõva materjal) mis oli arendatud pärast Teist Maailmasõda magnetlintide tarvis. • Osakesed olid nõelja kujuga ning paksuse pikkuse suhe 1:6 • U 1970. a võeti kasutusele osakesed millel mõõtmete suhe 1:10 tänu millele suurendati oluliselt koertsitiivsusväärtusi • Algselt olid osakeste pikkused 1-2 um, pärastpoole 0,5 um

  6. 80-dad ja õhukesekilelised pead • Magnetilistel osakestel põhineva tehnoloogia piiranguks sai infotihedus • 80-date õhukeste kilede eelis oli tugevam ja ruumiliselt kitsam signaaliimpulss • Põhjus: a ~ (MrT/Hc)1/2 ja PW50 ~a, T • Mr – jääkmagneetuvus • Hc – koertsitiivsus • T – mälukeskkonna paksus • a – üleminekuparameeter • Esimesed õhukesed kiled • Hc kuni 1000 Oe (>3x suurem kui raudoksiidi osakeste korral) • Mr väärtused kuni 10x suuremad ja T-d sai vähendada 10x

  7. 80-dad ja õhukesekilelised pead • Alguses oli meetodiks vooluta galvaanimine (electroless plating) • Kasutati CoP, aga see materjal ei täitnud nõudmisi (madal Hc, korrodeerus) • Valitsev tootmismeetod DC magnetron tolmustamine • Alusteks olid Al-Mg sulamist kettad, mis olid kaetud Ni-P (väga kõva, poleeriti siledaks) 10 um kihiga vooluta galvaanimise meetodil

  8. 80-dad ja õhukesekilelised pead • Magnetiline struktuur koosnes Co sisaldavast sulamist, mis oli sadestatud CrX (X=W, V, Mo) vahekihile. • Tänu heksagonaalsele struktuurile on Co suur magnetokristalliline anisotroopsus ja suur Hc väärtus • Eriti suured Hc väärtused saadi Co binaarsete ja ternaatsete sulamite korral • Co sulamite puhul suure diameetriga üleminekumetallidega (Pa, Ta, Ir, Sm) saavutati Hc väärtused kuni 2400 Oe • Ni ja Cr tõstsid vastupidavust korrosioonile • Laialt kasutatavateks materjalideks said peagi CoCrPt, CoNiCr, CoPtNi • Ms väärtused nendel sulamitel olid kõrged: 600-1000 emu/cm3 (Co Ms=1422) • Lugemispead vajasid MrT väärtusi 4-6 emu/cm2, mis tähendas, et magnetilise kile paksus oli 50nm

  9. 90-dad ja MR pead • Salvestustiheduste suurenedes ja MR peade kasutamisega muutus oluliseks signaali ja salvestuskeskonna müra suhe S/Nm • S/Nm ~ 1/a2s • s – parameeter mis sõltub kristalliidi läbimõõdust ja selle interaktsioonist naaberkristallidega • Mida väiksem keskmine kristalliidi suurus, seda väiksem s ja a • Mida väiksem kistalliitide suurus, seda tihedamalt on nad kiles pakitud ja seda suuremad on teradevahelised vahetusinteraktsioonid • See loob olukorra kus paljud väikesed terakesed käituvad nagu üks kristall ja keskkonna müra suureneb • Lahenduseks oli luua keskkonnad kus kristalliidid oleksid üksteisest magnetiliselt eraldatud

  10. 90-dad ja MR pead • Üheks võimaluseks on valides sobivad sadestusparameetrid (kõrge rõhk ja madal temperatuur) ja aluskihi struktuur (teraline) kasvatada võimalikult eraldunud teradega kile • Paremaks osutus faaside segregatsiooni meetod • Kõrge kasvatustemperatuuri ja piisavalt kõrge kontsentratsiooni korral toimub CoCrTa ja CoCrPt kiledes mittemagnetilise Cr eraldumine terade piirpinnale • MR peade korral oli vajalik Hc 1500-2500 Oe ja seetõttu ka suurte aatomite (Pt, Ta) kasutamine kiledes • Optimiseeritud kiled sisaldasid maksimaalse kontsentratsiooni Cr ja Ta ilma, et oleks toimunud magnetiliste omaduste halvenemist

  11. 90-dad ja MR pead

  12. GMR pead (1998) ja edasi • Üldised nõudmised GMR keskkonnale • Hc väärtused 3000-3500 Oe • MrT väärtused 0,3-0,5 emu/cm2 • Tüüpilised magnetmaterjalid: CoCrPtTa, CoCrPtB, CoCrPtTaB, CoCrPtTaNb • Kuna a ~ D ja S/Nm ~ 1/D3 siis on vajalik veel väiksemad tera suurused • Kasutatakse kihte (NiAl, CoTi), mis initseerivad väiksemate terade kasvu (seed layers) • Aluskihte võib olla mitu, et anda väikest tera läbimõõtu samas säilitades epitaksiaalse kasvu. Kasutatakse binaarseid (CrMo, CrV, CrTi) ja ternaarseid (CrTiB) materjale. • Kasutatakse magnetilisi kaksikkihte

  13. GMR pead (1998) ja edasi

  14. GMR pead (1998) ja edasi

  15. Täna • Salvestustiheduse kasvu piirab superparamagnetiline effekt (R ~ KuV/kBt) (Ku-anisotroopia konstant) • Ku väärtus on suurem suure Hc-ga materjalidel • Lahenduseks on PMR (perpendicular magnetic recording) • PMR tehnoloogia kasutab suurema Hc-ga materjale • Pehme magnetiline materjal suurendab kirjutuspea efektiivsust • Väiksem a

  16. Täna

  17. Homme • IBM lubab järgmisel aastal Turule tuua 1 Tb/in2 Millipede (tuhatjalg) seadme • Kõvaketastest potentsiaalselt kiiremad

  18. Kasutatud kirjandus • Kanu G. Ashar, Magnetic Disk Drive Technology, Springer-Verlag New York, 1996 • Kenneth E. Johnson, Magnetic materjals and structures for thin film recording media, Journal of Applied Physics, 87, 9, 5367-5370, 2000 • http://www.answers.com/topic/hard-disk • http://www.answers.com/topic/bit-density • http://www.answers.com/topic/perpendicular-recording • http://jp.fujitsu.com/group/labs/downloads/en/business/activities/activities-1/fujitsu-labs-storage-002-en.pdf • http://www.hitachigst.com/hdd/research/storage/adt/afc1.html

More Related