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磁存储器的光学控制-对基本机制的新理解

发布:opticsphotonics    |    2017-09-11 16:31    阅读:314
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光发射电子显微镜以及激光光学集成样机和样品的实验装置原理图。援引:亥姆霍兹柏林中心(HZB)

对于光学控制磁数据存储器理论方面的认识来说,这是一条重要的线索。八月二十五号这个发现被Scientific Reports杂志报道。

数字存储媒介方面的需求正在不断地增长。主要是大量数据和新技术应用的需求正在快速增长,这就需要存储器能够在非常小的空间中存储大量信息,并且允许信息在高存取速度下可靠使用。

使用激光的可重写的磁数据存储器具有良好的前景。研究人员这几年一直致力于这项技术的研发。“然而,仍然存在着一些如基本机制和光学控制磁存储器件操作的准确方式等未解决的问题,” 德国亥姆霍兹柏林中心(HZB)绿色自旋电子学材料系助理负责人Florian Kronast先生说。

他领导的研究团队已经成功的在理解这项非常先进的存储技术方面迈出了重要的一步。科学家根据经验第一次得出了激光的能量使存储材料变暖这一现象,在切换磁化强度校准时扮演着的重要角色,并且材料的变化仅仅能够在特定的条件下发生。

临界值以上的激光脉冲系列在相反螺旋下显示出了全光学-螺旋依赖转换,原理图是光强分布和全光学-螺旋依赖转换。援引:亥姆霍兹柏林中心(HZB)

在微小的激光点进行精确测量

亥姆霍兹柏林中心(HZB)和柏林自由大学、雷根斯堡大学的科学家在极高分辨率下研究了,当使用圆偏振激光照射磁性材料的薄膜层时的微观过程。为此,他们将红外激光定向到了由金属铽和铁制备的纳米厚的合金薄膜层上。实验装置的特别之处在与激光要集中到一个直径只有3微米的点上。“这是比以前的实验要少得多的”,这个项目的第一位研究者,亥姆霍兹柏林中心(HZB)的科学家Ashima Arora说。它为研究人员研究这些现象提供了一个未被超越的细节解决方案。合金中的磁畴图像是这个团队在BESSY II同步辐射源发射的X射线的帮助下制作的,图像揭示了他们只有30nm的细微特征。

边界环中出现的重要的事情

测量结果证明了在微小的激光点周围形成了环状的区域,发现两个磁性相差大的区域发生了分离。环中仅存的磁化模式被激光的热量完全擦除。环外保持着它原始的状态。在边界区域内,当替换边界时,出现的温度分布会促进磁化强度的改变。Arora解释说:“只有在那里,磁性的改变才能发生,允许器件存储可重写的数据”。

层厚度的惊人影响

按照Kronast的观点,“这些新的理解将会帮助光学控制磁存储器件的发展,使其达到最好的性能”。一个附加效应是帮助我们更好的理解了在这个现象中物理过程是十分重要的,这是亥姆霍兹柏林中心(HZB)科学家第一次意外注意到的一点。磁化强度切换的方式高度依赖于激光照射的材料的层厚。它的变化范围是10到20纳米的厚度。

Kronast解释说:“这明确指出了两种截然不同的机制相互影响,相互竞争”。他和他的团队怀疑这有两个复杂的物理效应。为了证实他们的怀疑,进一步的实证和理论研究是必要的。

来源:https://m.phys.org/news/2017-08-optical-magnetic-memorynew-insights-fundamental.html

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