Spintronik Neuartiges Material sorgt für höhere Speicherdichte im Nano-Bereich

Autor: Sebastian Gerstl

Ein Forschungsteam des Helmholtz Zentrum Berlin hat ein neues Materialsystem untersucht, mit dem sich Daten im Nanometerbereich gezielt speichern lassen. Ihre Dysprosium-Kobalt Membran erlaubt eine schnellere und energieeffizientere Nutzung des HAMR-Verfahrens für wärmeunterstützte magnetische Datenspeicherung.

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Ein neues, am Helhmoltz-Zentrum Berlin entwickeltes Materialsystem verspricht deutlich niedrigere Schreibtemperatur und höhere Stabilität der magnetischen Bits: Die Membran besitzt Poren im Abstand von 105 Nanometern, die als Haftstellen für die magnetischen Domänenwände wirken.
Ein neues, am Helhmoltz-Zentrum Berlin entwickeltes Materialsystem verspricht deutlich niedrigere Schreibtemperatur und höhere Stabilität der magnetischen Bits: Die Membran besitzt Poren im Abstand von 105 Nanometern, die als Haftstellen für die magnetischen Domänenwände wirken.
(Bild: HZB)

Die Speichermedien der kommenden Generation sollen deutlich höhere Datendichten bieten – höhere Datenmengen auf deutlich kleinerer Grundfläche. Deshalb sucht die Industrie nach Materialsystemen, in denen sich selbst nanometergroße Bereiche noch stabil magnetisieren lassen.

Um solche winzigen Regionen mit neuen Informationen zu überschreiben, müssen sie mit einem Laser lokal über die Curie-Temperatur erhitzt werden, die typischerweise bei mehreren hundert Grad Celsius liegt. Nach dem Abkühlen lässt sich die Region durch ein kleines externes Feld wieder neu ausrichten. Das Verfahren ist als wärmeunterstützte magnetische Aufzeichnung oder Heat Assisted Magnetic Recording (HAMR) bekannt.

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In der Industrieforschung arbeitet man bereits an Verbindungen aus Eisen und Platin für HAMR-Datenspeicher. Nun hat jedoch ein HZB-Team ein neues Materialsystem aus Dysprosium und Kobalt untersucht, das gleich mehrere Vorteile verspricht: deutlich niedrigere Schreibtemperatur, höhere Stabilität der magnetischen Bits und bessere Kontrolle der Spin-Ausrichtung in den einzelnen magnetischen Bits.

Sie sputterten dafür einen extrem dünnen Film aus DyCo5 über einer nanostrukturierten Membran auf. Die Membran wurde von Kooperationspartnern vom Institut für Materialwissenschaften, Madrid, hergestellt. Sie besitzt Poren mit Durchmessern von 68 Nanometern, die in einem Wabenmuster im Abstand von 105 Nanometern angeordnet sind. Die Nanoporen wirken als Haftstellen für die magnetischen Domänen und stabilisieren sie. Die magnetischen Momente sind senkrecht zur Ebene ausgerichtet und stabil gegenüber äußeren Magnetfeldern, lassen sich also nicht einfach überschreiben.

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