С 1997 года плотность магнитной записи удваивается ежегодно. Магнитные гранулы-"биты" становятся все меньше и меньше. Однако для каждого магнитного материала и температуры существует критический размер гранулы, ниже которого они способны спонтанно перемагничиваться под действием термических флуктуаций. В принципе, для увеличения плотности записи можно понижать температуру, но и здесь существует предел. Сотрудники исследовательского центра фирмы IBM провели расчет, чтобы определить этот предел для различных материалов.

Различным ориентациям магнитного момента кристаллика-бита соответствуют состояния "0" и "1". Энергия, необходимая для изменения ориентации магнитного момента кристаллика, зависит от размера: чем меньше размер кристалла, тем меньше энергетический барьер, разделяющий два стабильных магнитных состояния. Относительно малая величина энергетического барьера приводит к тому, что из-за тепловых возмущений становится возможным спонтанное изменение ориентации магнитного момента, что, очевидно, связано с потерей информации. Для повышения стабильности и, соответственно, плотности записи используют материалы с высокой анизотропией, что позволяет получить большие величины барьера при меньшем размере гранулы. Понижая температуру, можно также уменьшить вероятность термоактивационного изменения ориентации магнитного момента. Однако переориентация магнитного момента может произойти и в результате другого процесса - туннелирования. Этот не зависимый от температуры процесс и определяет квантовый предел, ограничивающий возможность миниатюризации магнитных запоминающих устройств.

Ученые из исследовательского центра IBM произвели расчет этого предела для различных материалов на основе теории макроскопического квантового туннелирования. В качестве типичного критерия стабильности магнитной записи было выбрано следующее условие: каждый бит должен сохранить 95 % своей намагниченности в течении 10 лет. Результаты расчетов таковы. Для сплавов кобальта, на которых была продемонстрирована магнитная память с плотностью записи 10 Гбит/дюйм², можно дойти до 1.9 Тбит/дюйм², понизив температуру до 0.1 K. Среда же с наночастицами FePt, которая является одним из материалов с высокой анизотропией и кандидатом на плотность записи 100 Гбит/дюйм², позволит обеспечить плотность записи 43 Тбит/дюйм² при температуре 1.3 K.

По материалам бюллетеня ПерсТ (выпуск 17 за 2001 г.)

Е.Онищенко.