p (PhysOrg.com) - Em um esforço para aumentar as densidades de gravação das unidades de disco rígido, a mídia padronizada tornou-se uma das estratégias mais promissoras para atingir densidades de gravação além de 1 Tbit / in ² . Em mídia padronizada, os dados são armazenados em uma matriz uniforme de células magnéticas, cada uma contendo um bit, em vez de grupos de nanograins magnéticos dispostos aleatoriamente em uma liga magnética de filme fino, como nas unidades de disco rígido de hoje. Em um novo estudo, pesquisadores desenvolveram um método simplificado de mídia padronizada, reduzindo o número de etapas no processo, e demonstraram altas densidades de 1,9 Tbit / in ² para 3,3 Tbit / in ² , embora a última densidade ainda precise ser caracterizada por microscópios de força magnética de resolução mais alta do que os disponíveis para o estudo. p Os pesquisadores, Joel K. W. Yang, et al., do Instituto de Pesquisa e Engenharia de Materiais e do Instituto de Armazenamento de Dados da A * STAR (a Agência para a Ciência, Tecnologia e Pesquisa) em Cingapura, bem como a Universidade Nacional de Cingapura, publicaram seu estudo em uma edição recente da Nanotecnologia . Como Yang explicou, o novo método ultrapassa os limites das densidades de gravação da unidade de disco rígido.

p “Sim, 3,3 Tbit / in ² é uma das maiores manifestações até hoje, ”Yang disse PhysOrg.com . “Embora existam outros padrões não magnéticos com densidades mais altas, acreditamos ter fabricado e testado bits magnéticos que são os mais densamente compactados. ”

p As unidades de disco rígido de hoje têm densidades de gravação de até 0,5 Tbit / in ² , mas melhorando esta densidade além de 1-1,5 Tbit / in ² pode não ser possível usando o mesmo método granular. A dificuldade decorre de dois limites. O primeiro é um limite no número mínimo de grãos por bit (cada bit requer pelo menos algumas dezenas de grãos), que é devido à necessidade de uma relação sinal-ruído suficiente. O segundo limite é o limite superparamagnético, que limita o tamanho mínimo de grão. Se o tamanho do grão for muito pequeno, o estado de magnetização torna-se termicamente instável e os grãos não podem mais armazenar dados.

p Em contraste com o método convencional, mídia padronizada (ou mídia com padrão de bits) não enfrenta os mesmos limites. Como as células magnéticas são litograficamente padronizadas em matrizes ordenadas, a relação sinal-ruído é significativamente melhorada, e cada célula magnética individual pode servir como um bit. E uma vez que as células magnéticas são maiores do que os grãos, eles não atingem o limite superparamagnético.

p Superando as limitações da mídia granular, a mídia padronizada tem o potencial de atingir densidades de gravação bem além de 1 Tbit / in ² . Algumas técnicas de mídia padronizada demonstraram até mesmo resoluções de padrão original de até 10 Tdot / in ² (antes que os pontos se tornem bits funcionais), mas essas técnicas de fabricação dependem de métodos de transferência de padrão, como gravura ou decolagem, que degradam a resolução do padrão original, e reduzir a densidade final.

p Para resolver o problema de transferência de padrões, os pesquisadores de Cingapura desenvolveram um processo de mídia padronizado que não requer nenhum tipo de transferência de padrão. Sua técnica consiste em apenas duas etapas:(1) usando litografia de feixe de elétrons para padronizar matrizes de pontos (ou pilares minúsculos) tão pequenos quanto 10 nm de diâmetro em um material resistente, e (2) usando técnicas de pulverização catódica para depositar filmes magnéticos de 21 nm de espessura no topo de todo o material resistente. O material magnético que pousa no topo dos nanoposts serve como bits magneticamente isolados. Ao evitar processos de decapagem e decolagem, a resolução dos padrões finais é basicamente idêntica à resolução do padrão litográfico original.

p “A etapa de corrosão pode ser evitada, pois o padrão de feixe eletrônico resiste a si mesmo, embora seja um excelente meio de imagem para o feixe de elétrons, dobra-se como um material robusto que pode ser usado em pratos de disco rígido, ”Yang explicou.

p Usando o novo método, os pesquisadores fabricaram amostras com uma densidade de padronização de até 3,3 Tdot / in ² , e imagens de microscópio eletrônico de varredura mostraram que os bits magnéticos finais mantêm as mesmas densidades, até 3,3 Tbit / in ² . Como os bits magnéticos estão fisicamente conectados aos seus vizinhos por minúsculos links magnéticos, os pesquisadores tiveram que confirmar que os bits individuais ainda estavam magneticamente isolados e que esses links não interferiam na capacidade de cada bit de armazenar dados. Para fazer isso, eles observaram as amostras em um microscópio de força magnética enquanto aplicavam campos magnéticos de diferentes intensidades para trocar bits individuais. Para amostras com densidades de até 1,9 Tbit / in ² , o microscópio mostrou que bits individuais podem ser trocados independentemente de seus vizinhos; além disso, o microscópio não conseguiu resolver bits individuais devido ao seu próprio limite de resolução.

p “A maior vantagem dessa técnica é que a densidade / resolução final das brocas fabricadas foi mantida o mais próximo possível da etapa litográfica, ”Disse Yang. “Se tivéssemos introduzido etapas de transferência de padrões, como gravação, a resolução máxima alcançável seria significativamente menor devido à degradação do padrão durante a corrosão. Como um bônus, a redução de etapas também reduz custos e aumenta o rendimento, especialmente quando combinado com processos de alto rendimento, como litografia de nanoimpressão e automontagem guiada. ”

p Os pesquisadores prevêem que técnicas de microscópio de força magnética de alta resolução irão verificar a comutação individual dos bits a 3,3 Tbit / in ² . Eles também prevêem que a nova técnica de mídia padronizada pode permitir a fabricação de memórias nas densidades mais altas possíveis (na faixa de 10 Tbit / in ² ) Se a etapa de litografia de feixe de elétrons pode ser combinada com, ou substituído por, outros métodos de padronização escaláveis, como auto-montagem modelada, a nova técnica poderia ser usada para a fabricação em grande escala de futuras unidades de disco rígido de densidade ultra-alta. p Copyright 2011 PhysOrg.com.
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