close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10596

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.04.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 11B 5/02
G 11B 11/00
G 11C 13/00
H 01F 10/00
СПОСОБ ЗАПИСИ-ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
(21) Номер заявки: a 20060242
(22) 2006.03.20
(43) 2007.10.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Автор: Меркулов Владимир Сергеевич (BY)
BY 10596 C1 2008.04.30
BY (11) 10596
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Объединенный
институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) US 2004/0086750 A1.
RU 2227941 C2, 2004.
SU 1810905 A1. 1993.
US 6280813 B1, 2001.
US 3164816, 1965.
Белов К.П. и др. Успехи физических
наук. - М.: Наука, 1976. - Т. 119,
Вып. 3. - С. 463-474.
(57)
Способ записи-воспроизведения информации, включающий локальный импульсный
нагрев от температуры T1 до температуры T2 и охлаждение до T1 антиферромагнитного
носителя, помещенного во внешнее магнитное поле, отличающийся тем, что используют
антиферромагнитный носитель, выполненный в виде монокристаллической пленки или
массива монокристаллических наночастиц антиферромагнитного материала, причем
плоскость носителя параллельна кристаллографической плоскости (111), температуры T1
и T2 выбирают в соответствии с условием T1<T2<То, где То - температура Морина, нагрев
осуществляют во внешнем магнитном поле Нз, направленном вдоль кристаллографической оси [110] носителя, напряженность которого задают согласно выражению
H з = (H1 + H 2 ) 2 ,
BY 10596 C1 2008.04.30
где H1, H2 - значения напряженности магнитного поля фазового перехода первого рода
антиферромагнитного материала носителя в слабоферромагнитное состояние при температурах T1 и T2 соответственно,
пропускают электромагнитное излучение через антиферромагнитный носитель, по изменению эллиптичности поляризации которого осуществляют воспроизведение информации.
Изобретение относится к области вычислительной техники, преимущественно к запоминающим устройствам статического типа, и может быть использовано при разработке
запоминающих устройств с многократной записью и воспроизведением информации.
Известны способы записи и воспроизведения информации [1], основанные на записи
информации при импульсном нагреве оптическим излучением носителя - ферро- или ферримагнитной пленки - до температуры, при которой происходит изменение направления
намагниченности носителя в соответствии с направлением внешнего магнитного поля.
Для воспроизведения информации используют магнитооптические эффекты Фарадея или
Керра, возникающие соответственно при прохождении через носитель или отражении от
него плоскополяризованного излучения мощностью меньшей, чем при записи. Недостатком данных аналогов является ограничение плотности записи информации, которая определяется минимальным размером устойчивого магнитного домена в носителе. Из-за
магнитно-дипольного взаимодействия между доменами в ферромагнитных носителях
плотность записи принципиально не может быть выше чем 10 Гбит/см2.
Известен способ записи информации на носитель - монокристаллическую пленку гадолиниевого феррита-граната (GdIG) - вблизи температуры компенсации [2]. В исходном
состоянии носитель поддерживают при определенной температуре T1 (температуре хранения) ниже температуры компенсации. В процессе записи проводят локальный импульсный нагрев носителя, помещенного в магнитное поле, потоком энергии, преимущественно
световой, до температуры Т2. При температуре T2 в носителе устанавливается намагниченность, направление которой соответствует направлению магнитного поля в момент записи.
Воспроизводят информацию по повороту плоскости поляризации электромагнитного излучения, прошедшего через носитель, т.е. по эффекту Фарадея.
Основные характеристики GdIG, являющиеся существенными для процесса записи и
воспроизведения, следующие:
103 см-1
коэффициент поглощения, α
магнитооптическая добротность, f
2,3°
температура хранения, T1
13°
температура записи, Т2
16°
минимальный размер бита, d
1 мкм.
Техническое решение, описанное в [2], является наиболее близким по технической
сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению, то есть наиболее близким аналогом-прототипом. Недостатком прототипа является ограничение плотности записи информации, которая не может превышать d-2, т.е. 0,1 Гбит/см2.
Задачей настоящего изобретения является повышение плотности записи информации.
Поставленная задача достигается тем, что в способе записи-воспроизведения информации, включающем локальный импульсный нагрев от температуры Т1 до температуры Т2
и охлаждение до T1 антиферромагнитного носителя, помещенного во внешнее магнитное
поле, используют антиферромагнитный носитель, выполненный в виде монокристаллической пленки или массива монокристаллических наночастиц антиферромагнитного (АФ)
материала, причем плоскость носителя параллельна кристаллографической плоскости
(111), температуры T1 и Т2 выбирают в соответствии с условием Т1 < Т2 < То, где То - температура Морина, нагрев осуществляется во внешнем магнитном поле Нз, направленном
2
BY 10596 C1 2008.04.30
вдоль кристаллографической оси [110] носителя, напряженность которого задают согласно выражению:
Hз = (H1 + H2)/2,
где H1, H2 - значения напряженности магнитного поля фазового перехода первого рода
антиферромагнитного материала носителя в слабоферромагнитное состояние при температурах T1 и Т2 соответственно,
пропускают электромагнитное излучение через антиферромагнитный носитель, по изменению эллиптичности поляризации которого осуществляется воспроизведение информации.
В связи с тем что битами информации являются различные антиферромагнитные домены или наночастицы, магнитно-дипольное взаимодействие между АФ доменами или
наночастицами отсутствует, минимальный размер бита приближается к 10 нм, тем самым
открывается перспектива создания терабитных запоминающих устройств с плотностью
записи 103 Гбит/см2. Основная проблема - осуществить контролируемое переключение
АФ состояния (запись) и измерить заданное АФ состояние (воспроизведение). Сущность
заявленного способа записи и воспроизведения информации заключается в том, что в качестве носителя используют монокристаллическую пленку или массив монокристаллических наночастиц АФ материала, например гематита α-Fe2О3, ортоферрита диспрозия
DyFeO3 или фторида кобальта CoF2, имеющих фазовый переход первого рода в слабоферромагнитное состояние, при температуре Тп или поле Нп. В исходном состоянии при температуре T1 носитель информации находится в одном из двух возможных АФ-состояний.
В процессе записи при локальном импульсном нагреве до температуры Т2 происходит переход в СФ-состояние при наложении магнитного поля записи Н3 вблизи Нп. При охлаждении в магнитном поле устанавливается определенное АФ состояние.
Воспроизводят информацию по изменению эллиптичности поляризации электромагнитного излучения, прошедшего через носитель, в котором происходит магнитное линейное двупреломление, заключающееся в линейной зависимости от магнитного поля сдвига
фаз δ между двумя плоскополяризованными волнами:
δ = rH,
где r - коэффициент, имеющий положительный или отрицательный знак, соответствующий двум возможным АФ-состояниям.
Величина магнитного линейного двупреломления в антиферромагнетиках достигает
значений одного порядка с эффектом Фарадея. Однако использовать эффект Фарадея для
воспроизведения различных АФ-состояний невозможно, так как его величина одинакова
для этих состояний.
Заявленный способ записи и воспроизведения информации осуществляется следующим образом. В качестве носителя берут монокристаллическую пленку или массив монокристаллических наночастиц гематита (α-Fe2О3) на подложке. Плоскость пленки или
наночастиц параллельна кристаллографической плоскости (111). Внешнее магнитное поле
Н направляют вдоль кристаллографической оси [110] в плоскости пленки.
Для гематита температура перехода Тп = То + kНп, где То - температура перехода в нулевом внешнем магнитном поле, так называемая температура Морина, k - коэффициент.
Основные характеристики высококачественного гематита, являющиеся существенными для процесса записи и воспроизведения, следующие:
температура То
-8 °С
коэффициент K
- 0,57 °С/кЭ
ширина перехода по температуре, ∆T
0,1 °С
175 Э
ширина перехода по полю, ∆Н
удельная теплоемкость
0,65 Дж/г⋅°С
коэффициент температуропроводности
0,01 см2/сек
3
BY 10596 C1 2008.04.30
плотность
5,3 г/см3
скрытая теплота перехода
0,06 Дж/см2
магнитное линейное двупреломление
120 град./кЭ⋅см
коэффициент поглощения, α
104 см-1.
(для длины волны 0,63 мкм)
На фигуре для пояснения процессов записи и воспроизведения изображены зависимости сдвига фаз δ от магнитного поля Н при температуре T1 = -20 °С - кривая 1 и при температуре Т2 (T1<T2<Tо) - кривая 2 (стрелками показано направление обхода кривых).
Магнитные поля переходов будут соответственно H1 и Н2, причем H1>H2.
Перед процессом записи носитель находится в исходном АФ-состоянии, точка А на
кривой 1, соответствующая "0".
В процессе записи налагают поле записи Н3 = (Н1 + Н2)/2 и производят локальный импульсный нагрев носителя до температуры Т2, который переходит в СФ-состояние, соответствующее точке В на кривой 2. При охлаждении до температуры Т1 устанавливается
АФ состояние, противоположное первоначальному, точка С, соответствующая записи "1".
Для стирания всей информации, записанной на носителе, налагают поле стирания Нст отрицательного значения (точка D). Стирание информации в заданном бите производят локальным импульсным нагревом при отрицательном поле -Нз.
Воспроизводят информацию по изменению эллиптичности поляризации электромагнитного излучения, прошедшего через носитель, в котором происходит магнитное линейное двупреломление, причем АФ состояния различаются по знаку сдвига фаз.
Сравнительные характеристики заявленного способа и прототипа по цели изобретения
заключаются в следующем. Плотность записи информации в прототипе не может превышать 0,1 Гбит/см2, тогда как в заявляемом изобретении может достигать 103 Гбит/см2.
Использование настоящего изобретения расширяет круг материалов для термомагнитной памяти и позволяет применять антиферромагнитные материалы с наноразмерными
доменами или наночастицами для создания терабитных устройств памяти.
Источники информации:
1. IBM Journal of Research and Development Vol. 40, № 5, 1996.
http://www.research.ibm.com/journal/rd/405/asthana.html.
2. Патент США 3164816, 1965.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
134 Кб
Теги
by10596, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа