Forskarna demonstrerade ljusinducerad termomagnetisk inspelning för första gången. Den magnetiska riktningen ändrar riktning efter att ljus har kopplats in i det magnetiska området av den magnetiska CoFeB-filmen på kiselvågledaren. Kredit:Toshiya Murai, Tokyo Institute of Technology
Forskare har för första gången visat ljusinducerad termomagnetisk inspelning i en magnetisk tunnfilm på kiselvågledare. Den nya skrivtekniken är redo att möjliggöra högpresterande magneto-optiska miniatyrminnen som inte kräver skrymmande optik eller mekanisk rotation.
Magneto-optiska lagringsenheter kombinerar magnetiska och optiska inspelningstekniker för att lagra information. Även om flera företag en gång tillverkade omskrivbara magneto-optiska diskenheter, används dessa enheter sällan idag.
"Trots deras betydande fördelar har magneto-optiska enheter ersatts av billigare flashenheter eller optiska lagringsmedier som DVD-skivor", säger forskargruppsledaren Toshiya Murai från Tokyo Institute of Technology i Japan. "Eftersom vår nya inspelningsmetod kan implementeras med kiselfotonik, kan den möjliggöra billiga magnetoptiska enheter som lagrar stora mängder information på ett litet chip."
Forskarna beskriver sina nya magneto-topiska minnesenheter och ljusbaserad skrivteknik i Optica Publishing Groups tidskrift Optics Express . Enheterna är icke-flyktiga – vilket innebär att data sparas även när ingen ström tillförs enheten – och tål många cykler av skrivning och omskrivning.
On-chip magneto-optiska minnen skulle kunna möjliggöra helt optiska alternativ till de elektroniska paketroutrar som används i dagens telekommunikationsinfrastruktur. "Detta skulle eliminera energin och kostnaden som krävs för optisk-elektrisk-optisk omvandling och möjliggöra flexibel kommunikation för varje datapaket", säger Murai. "Magneto-optiska minnen skulle också kunna erbjuda lagring på bitnivå för optiska datorer, som använder ljus för att bearbeta, lagra och överföra data."
Kontrollera magnetism med ljus
Magneto-optiska minnesenheter använder värme för att avmagnetisera en liten fläck på en magnetisk film över en kritisk temperatur som kallas Curie-punkten. Ett lokalt applicerat magnetfält bestämmer sedan i vilken riktning punkten magnetiseras när den svalnar. Att utföra denna typ av termomagnetisk inspelning i en fotonisk integrerad krets kräver att man kontrollerar det magnetiska tillståndet hos en magnetisk film inuti en vågledare med hjälp av ljus som fortplantar sig i vågledaren.
I det nya arbetet utvecklade forskarna ett sätt att använda ljus som fortplantar sig i vågledaren för att vända magnetiseringsriktningen genom att värma upp den magnetiska inspelningsfilmen till nära Curie-temperaturen. Deras tillvägagångssätt gör att materialets magnetisering lätt kan anpassas längs riktningen för det applicerade externa magnetfältet.
För att demonstrera den nya tekniken tillverkade forskarna en vågledare av kisel som innehöll en tunnfilmsmagnet. Med hjälp av ett speciellt högupplöst magneto-optisk Kerr-effekt (MOKE) mikroskop kunde de mäta filmens magnetiska egenskaper för olika optiska krafter. Detta gjorde det möjligt för dem att experimentellt visa att magnetens koercitivkraft på kiselvågledaren beror på värmen som induceras av ljus som leds i vågledaren.
"När ljus lanserades in i vågledaren, observerade vi att magnetiseringsriktningen skulle vända under ett korrekt förspänningsmagnetfält", sa Murai. "Därför demonstrerade vi ljusinducerad termomagnetisk inspelning integrerad på en fotonisk plattform av kisel."
Därefter skulle forskarna vilja utveckla magneto-optiska inspelningssystem i fast tillstånd som inte bara kan skriva, utan också läsa information på en fotonisk kiselplattform med den nya metoden. Detta kommer att kräva en minskning av energiförbrukningen för ljusinducerad termomagnetisk inspelning, vilket skulle kunna göras med hjälp av ett magnetiskt inspelningsmedium med en mindre volym kombinerat med en kortare ljuspuls. + Utforska vidare
