A*STAR-forskare har skapat ett lovande nytt material från tunna lager av järn och kobolt som kan göra det möjligt att förstärka magnetiska inspelningsteknologier som hårddiskar med mikrovågor.
Zhou Tiejun, Chung Hong Jing och kollegor vid A*STAR Data Storage Institute finjusterade både de magnetiska egenskaperna och mikrovågsresponsen i deras tunna lager, skapa ett idealiskt material för att driva en liten kvantdriven mikrovågsgenerator som kallas en rotationsmomentoscillator.
Teamet hade tidigare studerat lager av kobolt och iridium och hittat en överraskande magnetisk oregelbundenhet - materialet föredrog starkt att ha sitt magnetiska fält inriktat i en viss riktning, en egenskap som kallas magnetisk anisotropi. Med noggrann inriktning av materialet, dess anisotropi skulle göra det lättare att magnetisera och avmagnetisera.
I detta nya verk, teamet fann att att lägga kobolt med järn, istället för iridium, producerade starkare magnetisk anisotropi och hade överlägsen mikrovågsprestanda.
Mikrovågor som genereras av en rotationsmomentoscillator inbäddad i läs-skrivhuvudet på en hårddisk skulle göra skrivningen av data mer energieffektiv, sa Chung.
"Mikrovågorna sänker effektivt energibarriären för att vända riktningen på de magnetiska domänerna, säger Chung.
Mikrovågssignalen skulle hjälpa till att byta magnetisering som krävs för att skriva data till en hårddisk genom att sätta magnetfälten för atomerna i hårddisken i cirklar, på samma sätt som en snurra vinklar i cirklar, en effekt som kallas precession. Kobolt-iridiumstapeln förlorade snabbt mikrovågsenergin, som en topp som snurrar på en tjock matta, en effekt som kallas dämpning. Dock, i koboltjärnstapeln, dämpningen var mycket lägre, som en topp som snurrar på ett hårt polerat golv.
Genombrottet kom från teamets arbete med att separat konstruera stackens magnetiska och mikrovågsegenskaper, sa Chung.
"Vi är mycket noga med att uppnå den önskade gränssnittskvaliteten på lagren. Kontroll på nanometernivå är ytterst viktig, " han sa.
Teamet testade mer än 30 kombinationer av material, först utforska effekten av lagertjocklek, glödgningstemperatur och sputtringshastighet och temperatur. Till sist, de testade dem i en fullstack-konfiguration, att avsluta kobolt och järn i lika lager med 0,625 nanometers tjocklek var optimalt.
Chung säger att det finns mycket arbete kvar att göra för att få den här tekniken att förverkligas.
"Det är svårt, på grund av komplexiteten i materialdesignen och utmaningarna med att integrera spinnmomentoscillatorn i det magnetiska läs-skrivhuvudet."
