Überwindung des Speicher-Quadrilemmas mittels Curie temperturmodulierter Strukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Albrecht
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277153257

Thermisch assistierte magnetische Datenspeicherung (HAMR) kombiniert mit bit-patterned media (BPM) ist derzeit der aussichtsreichste Ansatz, um die bestehenden Grenzen der Datenspeicherung zu überwinden und Speicherdichten von mehreren Tbit/inch2 zu realisieren. BMP wird benötigt, um das Signalrauschen an den Bit-Übergangen zu minimieren. Derzeit ist dieses in granularen Speichermedien durch die Inhomogenität der Kornstrukturen begrenzt. Um den Speicherzellen (Bits) genügend thermische Langzeitstabilität zu geben, müssen magnetisch hochanisotrope Materialien verwendet werden, die jedoch zum Ummagnetisieren sehr hohe Schreibfelder benötigen. Diese Problematik kann durch Temperaturerhöhung naher der Curie-Temperatur des Speichermaterials während des Schreibvorgangs behoben werden. Allerdings reduziert die Temperaturerhöhung auch die Magnetisierung und sorgt für einen Anstieg thermisch induzierter Speicherfehler. In diesem Zusammenhang wurde von einem der Antragsteller (D. Suess) ein Verbundmaterial, welches aus zwei austauschgekoppelten Schichten mit unterschiedlicher Curie Temperatur besteht, vorgeschlagen, welches die genannten Einschränkungen überwindet. Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Entwicklung neuartiger austauschgekoppelter Bilagensysteme und der Nachweis ihrer Eignung als HAMR/BPM Speichersystem. Um diese Ziele zu erreichen, sollen [Co/Ni]/TbFeCo Bilagensysteme bei Raumtemperatur mittels Sputterdeposition hergestellt werden. Hierbei dienen [Co/Ni]-Multischichten mit moderater senkrechter magnetischer Anisotropie, hoher Curie-Temperatur und Sättigungsmagnetisierung als Schreib- und Ausleseschicht während amorphe ferrimagnetische TbFeCo Schichten mit hoher senkrechter magnetischer Anisotropie als Speichermaterial Verwendung finden. Durch Variation des Co-Anteils kann die Curie-Temperatur der TbFeCo Schichten im Bereich zwischen 400 K und 600 K kontrolliert eingestellt werden. Dies erlaubt nun eine reduzierte Schreibtemperatur mit geringerer Fehlerrate und erhöhter Lebensdauer der in den Schreibkopf eingebauten Heizquelle. Des Weiteren spielt die Dämpfungskonstante für Ummagnetisierungsprozesse eine erhebliche Rolle für das kontrollierte Beschreiben der eingesetzten Materialien. Eine möglichst hohe Dämpfungskonstante ist hierzu erforderlich. Dieser Sachverhalt konnte erst kürzlich durch Vorarbeiten zu diesem Projekt belegt werden. Auf Grund der hohen Dämpfungskonstante von amorphen TbFeCo wird erwartet, dass die thermisch induzierte Schreibfehlerrate von typischerweise 5 % auf null reduziert werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich, Schweiz
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF); Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Hans-Josef Hug; Professor Dr. Dieter Suess