211service.com
Datalagring med högre densitet
En laser som fokuserar ljus till en 30 nanometer bred punkt kan vara ett viktigt framsteg mot hårddiskar med ultrahög densitet. Forskare vid University of California, Riverside (UCR), och vid University of Houston, i Texas, som har utvecklat nanolasern, säger att den kan leda till hårddiskar med 10 terabit data packad i en kvadrattum.
Spotljus: För att göra en laser som fokuserar nanowatt effekt till en 30 nanometer fläck täcker forskarna en halvledardiod med en aluminiumfilm etsad med olika nanoskala öppningar. En scannande närfältsbild med optiskt mikroskop visar att det mesta laserljuset kommer ut från den C-formade bländaren.
Idag kan hårddiskar bära upp till 200 gigabit per kvadrattum. Data lagras magnetiskt. Med hjälp av befintlig teknik kan tillverkare öka en disks kapacitet till högst en terabit per kvadrattum. Nanolasern är ett viktigt steg mot ett diskskrivningssystem som många forskare arbetar med just nu. Ett sådant system skulle använda både ljus och magnetiska fält för att lagra data på en disk och packa upp till 50 terabit per kvadrattum av data.
Ju mindre ljuspunkten på lasern är, desto mindre bitstorlek, vilket innebär fler bitar per kvadrattum. Just nu kan lasern koncentrera 250 nanowatt effekt på en 30 nanometer bred plats. Vår teknologi kan med säkerhet skalas ner till 5 till 10 nanometer, säger vi Sakhrat Khizroev , en elektroteknikprofessor som leder arbetet vid UCR. En fläckstorlek på 10 nanometer bör vara tillräckligt liten för att få en densitet på 10 terabit per kvadrattum.
Dagens magnetiska lagringsteknik har fördubblat datatätheten på hårddiskar nästan varje år under de senaste tre decennierna. Men nu närmar sig tekniken sin gräns. På en hårddisk är varje bit ett litet område där alla materialets kristaller har sina magnetiska fält inriktade i samma riktning. När mer data registreras på en disk, blir bitar mindre och består av färre kristaller av materialet. Vid ungefär en terabit per kvadrattum blir bitområdena så små att kristallerna inte har tillräckligt med energi för att hålla sina magnetfält i linje, och bitarna förlorar sin information.
Hårddisktillverkare som Seagate tittar nu på en ny metod för att lagra mer data på diskar. Tekniken, som kallas värmeassisterad magnetisk inspelning, innebär att man använder en tätt fokuserad ljuspunkt för att värma upp bitarna när de spelas in. Detta ger de magnetiska kristallerna energi för att behålla sin magnetiska fältorientering. Det finns olika sätt man skulle kunna tänka sig att få ljus på skivan, säger Mark Kryder , professor i el- och datorteknik vid Carnegie Mellon University. Det mest eleganta sättet skulle vara att använda en nanolaser.
Hittills har utmaningen varit att göra en laser som levererar tillräckligt med energi till en tillräckligt liten ljuspunkt. Med tidigare lasrar, säger Khizroev, har ljuset, när det fokuseras på en 30 nanometers fläckstorlek, energier som är en bråkdel av en nanowatt. Han och hans kollegor tillverkar sin 250-nanowatt-laser genom att deponera ett mycket tunt lager av aluminium på emitteringssidan av en halvledardiodlaser. Sedan fokuserar de en stråle av positiva galliumjoner på aluminiumet för att etsa små nanoskaliga öppningar. Som förutspått av fysikteorin, låter en C-formad bländare mest energi komma igenom till den minsta fläckstorleken. Khizroev säger att hans kollegor nu försöker konstruera lasern med en ännu mindre fläckstorlek på 5 till 10 nanometer.
Ed Schlesinger , chef för avdelningen för el- och datorteknik på Carnegie Mellon, säger att den nya nanolasern är en viktig aspekt för att göra värmeassisterad magnetisk inspelning till verklighet. Men han varnar för att det finns många tekniska utmaningar att lösa innan tekniken kan släppas ut på marknaden. De inkluderar montering av lasern på ett skjutreglage så att den kan flyttas till olika delar av hårddisken för att spela in data, designa ett nytt skivmaterial som fungerar med värmeassisterad inspelning och att tillverka skivsmörjmedel som kan hantera de höga temperaturerna under värmen. -assisterad skrivprocess.
Värmeassisterad magnetisk inspelning är ett verkligt systemproblem och kräver utveckling och framsteg på många fronter samtidigt, säger Schlesinger. Nanolasern är ett bra steg framåt och för tekniken närmare.