光磁気ハイブリッド記録 -at.sato-g.ppt

光磁気ハイブリッド記録 東京農工大学　佐藤勝昭 光ディスクの面記録密度の伸び ハードディスクの面記録密度の推移 磁化曲線とGMR F1とF2の保磁力が異なれば反平行スピンの時に抵抗が高くなる。 CoCrTa媒体のCo元素面内分布 ハードディスクはどこまで高密度化できるか？ 現在使われているハードディスク媒体はCoCrPtBなどCoCr系の多結晶媒体である。強磁性のCoCr合金の結晶粒が偏析したCr粒に囲まれ、互いに分離した膜構造になっている。 磁気ヘッドによって記録された直後は、磁化が記録磁界の方向に向いているが、微粒子のサイズが小さくその異方性磁気エネルギーKuV (Kuは単位体積あたりの磁気異方性エネルギー、Vは粒子の体積)が小さくなると、磁化が熱揺らぎkTによってランダムに配向しようとして減磁するという現象が起きる。これを超常磁性限界と呼んでいる。 減磁現象 実際、20 Gb/in2の記録媒体では、その平均の粒径は10 nm程度となり、各結晶粒は磁気的に独立に挙動し、記録された情報が保てない。 一例として16 Gb/in2の記録媒体において信号強度がt=104 sで96%に低下することが報告されている[1] 。 [1] 鈴木孝雄：「Data Storage高密度化への模索」日本応用磁気学会第113回研究会「リムーバブル記録の現状と将来展望」 (2000.12.1) 資料集p.11. 熱揺らぎによる減磁現象 細江譲：MSJサマースクール２７テキストp.97(2003) 熱減磁と活性化体積 細江譲：MSJサマースクール２７テキストp.97(2003) 熱的安定条件 ハードディスクの寿命の範囲でデータが安定であるための最低条件は、?=KuV/kT60とされている。面記録密度Dとすると、粒径dはD-1/2に比例するが、記録される粒子の体積Vはほぼd3に比例するのでVはDの増大とともにD-3/2に比例して減少する。この減少を補うだけ、磁気異方性Kuを増大できれば、超常磁性限界を伸ばすことができる。単磁区の微粒子を仮定し、磁化反転が磁化回転によるとすると、保磁力HcはHc=2Ku/Msと書かれるからD3/2以上の伸びで保磁力を増大すれば救済できるはずである[1]。  [1] T.W. McDaniel and W.A. Challener: Proc. MORIS2002, Trans Magn. Soc. Jpn. 2 (2002) 316. AFC(反強磁性結合)媒体 AFC媒体(antiferromagnetically coupled media)というのは、Ruの超薄膜を介して反強磁性的に結合させた媒体のことで、交換結合によって見掛けのKuVを増大させて、安定化を図るものである。 富士通ではSF(synthetic ferromagnet)媒体と称する強磁性結合媒体を用いて超常磁性限界の延伸を図っている。 AFC媒体の模式図 SF媒体の構成図と磁化曲線 超常磁性の克服 保磁力の大きな媒体にどのようにして記録するのかという課題への１つの回答がパターンドメディア技術であるが、もう１つの回答が熱磁気記録である。 パターンド?メディア 物理的に孤立した粒子を規則的に配列 熱アシスト記録（光?磁気ハイブリッド記録）後述 記録時に温度を上昇させてHcを下げ記録。室温ではHcが増大して熱的に安定になる。 微粒子集合体からパターンドメディアへ 光ストレージの動向 光ディスク 再生(読み出し)専用のもの CD, CD-ROM, DVD-ROM 記録(書き込み)可能なもの 追記型(１回だけ記録できるもの) CD-R, DVD-R 書換型(繰り返し消去?記録できるもの) 光相変化 CD-RW, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, DV-R, DV+R, Bluray, AOD 光磁気: MO, GIGAMO, MD, AS-MO, iD-Photo 光記録に利用する物理現象 CD-ROM, DVD-ROM: ピット形成 CD-R, DVD-R: 有機色素の化学変化と基板の熱変形 CD-RW, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, DVR: アモルファスと結晶の相変化 MO, MD, GIGAMO, AS-MO, iD-Photo: 強磁性?常磁性相転移 ホログラフィックメモリ：フォトリフラクティブ効果 ホールバーニングメモリ：不均一吸収帯 いろいろな光ディスク DVDファミリー 光ディスク高密度化の戦略 回折限界の範囲で 短波長光源の使用：青紫色レーザの採用 高NAレンズの採用：NA=0.85 多層構造を使う 回折限界を超えて 超解像技術を使う 磁気誘起超解像：GIGAMOに採用されている技術 MA