Жесткие диски и спинтроника

Февраль 12, 2013

intellcity

Введение По представлениям большинства людей вся современная электроника основана на применении электрического тока, т.е. направленного перемещения электронов, ну либо переноса заряда. В любой микросхеме огромная куча электронов трудится на отечественные блага. Они переносят сигналы, они хранят в памяти драгоценные для нас единицы и нули, делают все работу, дабы наша жизнь была эргономичной и несложной.

Но кроме переноса заряда электроны владеют еще одним наиболее значимым свойством – поясницей. И это свойство вовсю эксплуатирует спинтроника.
Смотрите кроме этого: WD XE: твёрдые диски с интерфейсом Serial Attached SCSI

Накопители выполнены на базе 2,5-дюймовых винчестеров, помещённых в особый 3,5-дюймовый адаптер. Шпиндель вращается на скорости 10 000 оборотов в 60 секунд. Компания Western Digital представила твёрдые диски серии XE для совокупностей хранения данных и оборудования корпоративного класса.Твёрдые диски WD XE (изображение производителя).

Что такое спинтроника? Спинтроника – научное направление, ориентированное на создание устройств, в которых для физического представления информации не считая заряда электрона употребляется и его спин.

Спинтроника — устоявшийся термин, но существуют различные его толкования: электроника переноса поясницы (spin transport electronics), электроника, основанная на пояснице (spin-based electronics), либо легко спин-электроника (spin-electronics).В первый раз термин «спинтроника» был использован в совместном сообщении Лабораторий Белла (да-да, тех самых Bell Labs) и ученый Йельского университета, датированного 30.07.1998. В нем в первый раз раздалась мысль применять единичные атомы для хранения битов информации, а сами биты хранить в виде спинов электрона.Вот везде я тут говорю, спин да спин, а что это?

Спин (от англ. spin – вращение, верчение) – личный момент количества перемещения электрона не связанный с его перемещением в пространстве. Упрощая мало, спин возможно представить как вращение электрона около собственной оси. Отыщем в памяти мало физики и математики.

В хорошей физике у частицы, механический момент количества перемещения (либо как еще говорят, в момент импульса), равен:r – радиус-вектор частицы; p – вектор импульса частицы.При p = 0, момент импульса хорошей частицы M = 0. У электрона же при p = 0, M ? 0.У электрона спин на может принимать два значения: Рис. 1. Поясницы электроновВообще спин измеряется в единицах h (постоянной Планка), и говорят, что спин равен . Со поясницей связан личный магнитный момент электрона.Я пологаю, что кучки математических знаков выше хватит, дабы помучать мало читателей.

А раз так, то не будем больше употребляться формулы.В отличие от хороших зарядов, создающих магнитный момент лишь при наличии их тока (как, к примеру, в соленоиде), электрон имеет магнитный момент при нулевом импульсе. Магнитным поясницей владеют не только электроны, но и другие элементарные частицы, и ядра некоторых атомов.В спинтронных эффектах употребляются свойства ферримагнитных материалов.

Это материалы, в состав которых входят атомы, владеющие магнитным моментом (к примеру, Fe – железо, Со –кобальт, Ni – никель), причем при температуре ниже некоей критической (температура Кюри), магнитные моменты атомов упорядочены относительно друг друга. При параллельном размещении спинов материалы именуют ферромагнетиками, а при антипараллельном – антиферромагнетики.В 1989 г. были изучены структуры, складывающиеся из ферромагнитных и немагнитных слоев. Изучалась их проводимость.

Посмотрим на рисунок:Рис.2. Трехслойная ферромагнитная структураКак видно из рисунка, обе структуры складываются из трех слоев: ферромагнитных – с краев структуры и немагнитного слоя в середине. Настоящим примером таких структур смогут быть Fe-Cr-Fe (железо-хром-железо) либо Co-Cu-Co (кобальт-медь-кобальт).

Причем ширина немагнитного слоя образовывает порядка 1 нм, а правильнее ширина слоя должна быть меньше длины свободного пробега электрона, дабы не было потери и рассеяния поясницы при его, электрона, перемещении. Проводимость в таковой структуре появляется лишь в том случае, если намагниченности крайних слоев однонаправленны, что видно на правом рисунке.

В неприятном же случае мы приобретаем «железный изолятор».И как это относится к HDD?Смею верить, что всем, дочитавшим до этого места, не требуется говорить, что такое жесткий диск. Так как же вся жуть, вышеприведенная, относится к твёрдым дискам? Посредством продемонстрированных выше правил на отечественные с вами твёрдые диски записывается информация.

Представим себе расчлененный на куски HDD так, что от него остались лишь записывающая/считывающая головка да блин с данными. Приблизительно так, как на рисунке. Живописец из меня аховый, исходя из этого я делаю все схематично.Рис.3. HDDИнтерес воображает в рамках статьи лишь записывающая/считывающая головка. Я намерено ее «позолотил» желтой краской (как в том курьезе с Василием и Петькой Ивановичем).

По большому счету, это не одно устройство в головке, а аж целых два: записывающая часть и считывающая часть. Посмотрим на считывающую часть поближе:Рис.4. Считывающая головкаКак видно, головка складывается из четырех слоев: металлического, бронзового, кобальтового, и антиферромагнетика АФМ.

АФМ слов, либо как его еще именуют, обменный слой, рекомендован для фиксации магнитного поля второго слоя. Второй слой именуется фиксирующим и у нас он сделан из кобальта. В нем магнитное поле неизменно направлено в одну сторону. Третий слой – проводящий, в большинстве случаев из меди, помогает для разделения ферромагнитных слоев.

Последний слой – чувствительный – также выполнен из ферромагнетика. В отличие от фиксирующего, направление его магнитного поля зависит от внешнего поля – поля ячейки. Ячейка твёрдого диска содержит один бит информации.

В зависимости от ориентации поля ячейки изменяется ориентация поля в чувствительном слое. В случае если ориентации полей в чувствительном и фиксирующем слоях совпадают, то ячейка, в соответствии с рассмотренным выше правилам, увеличивает собственную проводимость, т.е. начинает проводить ток. В случае если же ориентации полей противоположны, то приобретаем «железный изолятор».

Таковой эффект трансформации проводимости (ну либо сопротивления, поскольку это легко обратные размеры) стал называться GMR – Giant Magnetoresistive – эффект огромного магнитоспротивления. GMR-эффект в первый раз был изучен в лабораториях IBM в конце 80х годов, но для его промышленной реализации потребовалось практически 10 лет. Весьма кружит голову тот факт, что такие сложные разработки окружают нас везде.

Продолжение направляться.

Жесткие диски и спинтроника

Случайная статья:

Никитов Сергей — Спинтроника

Похожие статьи:

Закрепленное видео

Свежие

Записи

Рубрики