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L/O/G/O 磁存储材料 2004 005 2006 2007 一、磁存储的发展史 磁存储的发展已有100多年的历史。1898年丹麦人浦尔生在圆柱上残绕了一根钢丝，钢丝在只有一个头的二级片之间移动一次来记录和收听声音。这便是最早的录音电话机。 1941年粉末涂覆的磁带存储技术问世。20世纪70年代以来，在改进磁存储技术及材料性能的同时，人们发明了新型磁存储材料及磁头材料，发展了磁存储技术，确立了磁泡存储器作为中等存储容量、性能稳定的存储器的主导地位。新的磁存储技术，如垂直磁记录技术、磁光存储技术等正在迅速走向商品化。 二、磁存储过程 磁化的磁介质以恒定的速度沿着与一个环形电磁铁相切的方向运动. 工作缝隙对着介质, 存储信号时, 在磁头线圈中通入信号电流, 就会在缝隙产生磁场溢出, 如果磁带与磁头的相对速度保持不变, 则剩磁沿着介质长度方向上的变化规律完全反映信号的变化规律 三、磁存储材料 磁存储材料是指利用矩形磁滞回线或磁矩的变化来存储信息的一类磁性材料。 磁性材料（特指铁磁性材料，又称强磁性材料）的特点是对外加磁场特别敏感、磁化强度 M 大。 磁带和计算机数字存储用磁盘等已成为一个巨大的磁性材料市场，这是电子工业领域磁性材料市场发展最快的部分。它们是作为硬磁材料来应用的，但是其与传统的硬材料又有所不同。 主要区别：第一，这些材料主要是以粒子形式弥散在有机介质中，或者是沉积成膜状态使用的，而不是主要以块材形式应用的，在制备装置上有巨大差别；第二，制备粒子的方法主要是化学方法而非高温冶金方法。在弥散加工过程中，化学反应是主要过程；第三，磁性能只是复杂的磁存储系统要求的许多物理、化学和机械性能之一。整个磁记录材料的进展有高密度、快速信息传输、可靠和低成本的需求所决定。 1、颗粒涂布型磁存储介质 （1）磁粉参数与介质磁性能的关系 目前被广泛使用的磁记录介质是颗粒制成的，它是由磁粉、少量添加剂和非磁性胶黏剂等形成的磁浆涂布与聚酯薄膜（又称涤纶基体）上制成的。磁粉特性和尺寸等因素对磁存储介质的特性有重要影响，其主要参数有磁粉的本征矫顽力mHc,饱和磁化强度，磁粉颗粒的形状和尺寸，磁粉的易磁化方向，磁粉结晶的完整性。 磁存储介质要求磁粉必须控制下列参数 磁存储介质 剩余磁感应强度 矫顽力 磁层厚度 磁层的表面光洁度和均匀性 （2）、磁性能与颗粒尺寸的关系 对于铁磁晶体来说，当颗粒尺寸缩小到某一值时，整个晶粒以一个单畴结构存在，此时能量最低，这个尺寸被称为临界尺寸。当颗粒大于临界尺寸时，晶体包含多个畴，小于临界尺寸时则以单畴结构存在，所以临界尺寸是铁磁体成为单畴结构的最大尺寸。不同材料因其磁性不同，临界尺寸也不同。 （3）、磁粉 目前使用的磁存储介质大部分属于颗粒涂布型介质。这些介质材料包括α-Fe2O3、Co-α-Fe2O3、CrO2、BaO6Fe2O3和金属粉等。 1）金属磁粉 金属磁粉的磁存储材料在20世纪80年代实现了商品化。这类材料的特点是比氧化物具有更高的磁感应强度和矫顽力。 金属磁粉的缺点是稳定性差，它们易于氧化或者发生其他反应。 金属磁粉的主要制备方法有还原法和蒸发法。 2） α-Fe2O3 α-Fe2O3是最早在磁带和磁盘等中实现应用的磁粉。这种材料具有良好的记录表面。在音频、射频、数字记录以及仪器记录中取得了理想的效果，而且价格便宜，性能稳定。 2、高存储密度连续膜介质 低成本和高密度磁存储系统的发展要求加速了连续薄膜磁存储介质的研制进程。理论研究表明，介质材料的最终存储密度取决于比特过渡区长度和信噪比，后者与每比特含有的磁粒子数成正比。为减小过渡区长度，必须增加矫顽力，减小磁介质层的厚度，为此，可以减小膜的厚度，降低重放电压。为了保证在减薄磁层的同时仍得到足够高的输出电压，必须采用连续薄膜型介质。由于这种薄膜不需要采用黏合剂等非磁性物质，所以其剩磁感应强度比涂布型高得多。 磁存储薄膜基本的磁特性 连续磁膜的磁化材料 磁各向异性 饱和磁化强度 垂直各向异性的来源 （1）磁存储薄膜基本的磁特性 （2）多层薄膜结构 把磁性层与非磁性层交替的进行沉积，可以组成多薄膜结构。通过改变磁性薄膜与非磁性薄膜的厚度，就可以改变磁层之间的耦合作用力，从而产生与中层膜不同的特性。 （3）常用的连续介质膜 镍钴薄膜 各向同性金属膜 各向异性金属膜 3、磁头材料 磁头的基本功能是与磁存储介质构成磁性回路，对信息进行加工，包括记录（录音、录像、录文件）、重放（读出信息）、消磁（抹除信息）3种主要功能。为了实现这3种功能，磁头可以有不同的结构和形式，按其工作原理不同，可以将其分为磁阻式磁头和感应式磁头。 磁阻式磁头 感应式磁头 四、磁存储