Zamonaviy hayot ma'lumotlar atrofida aylanadi, bu ma'lumotlarni saqlash qurilmalarida ma'lumotlarni o'qish va yozish uchun yangi, tez va energiyani tejovchi usullarga muhtojmiz. Magnit materialning barcha optikali kommutatsiya texnologiyasi (AOS) rivojlanishi bilan, ma'lumotlarni yozish uchun magnitlar o'rniga lazer impulslaridan foydalanishning optik usuli so'nggi o'n yillikda katta e'tiborga ega bo'ldi. Tez va energiya tejashga qaramay, AOS texnologiyasi aniqlikda muammolarga ega. Gollandiyadagi Eyndxoven Texnologiya Universiteti tadqiqotchilari lazer pulslari yordamida kobalt-gadolinium (Co / Gd) qatlamiga ma'lumotlarni aniq yozishda ma'lumotnoma sifatida ferromagnit materiallardan foydalanadigan yangi usulni ixtiro qilishdi. Ularning tadqiqotlari Nature Communications nashrida chop etildi.
Qattiq disklar va boshqa qurilmalardagi magnit materiallar ma'lumotlarni kompyuter bitlari shaklida saqlaydi. An'anaga ko'ra, ma'lumot kichik magnitni harakatga keltirib, qattiq diskka o'qiladi va yoziladi. Biroq, ma'lumotlarni ishlab chiqarish, iste'mol qilish, kirish va saqlashga talab o'sishda davom etar ekan, ma'lumotlarni olish, saqlash va yozib olishning tezroq va ko'proq energiya tejaydigan usullariga katta talab mavjud.
Magnit materiallarni optik jihatdan kommutatsiya qilish (AOS) tezlik va energiya samaradorligi jihatidan istiqbolli usul hisoblanadi. All-optik kalit femotosekond lazer impulslaridan foydalanib, pikosekund shkalasida magnit spinning yo'nalishini o'zgartiradi. Ma'lumot yozish uchun ikkita mexanizmdan foydalanish mumkin: ko'p impulsli va bitta impulsli almashtirish tugmachalari. Ko'p pulsli kalitda spinning so'nggi yo'nalishi deterministik bo'lib, uni yorug'likning polarizatsiyasi bilan oldindan aniqlash mumkin. Biroq, ushbu mexanizm odatda bir nechta lazerlarni talab qiladi, bu esa yozish tezligi va samaradorligini pasaytiradi.
Boshqa tomondan, bitta impulsli yozish tezligi ancha tezroq bo'ladi, ammo bitta impulsli barcha optik kalitlar bo'yicha tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, bitta impulsli kommutatsiya toymasin jarayondir. Bu ma'lum bir magnit bitning holatini o'zgartirish uchun bitni oldindan bilish kerakligini anglatadi. Boshqacha qilib aytganda, BIT holatini yozishdan oldin o'qish kerak, bu o'qish jarayonini o'qish jarayonini tanishtiradi va shu bilan tezlikni cheklaydi.
Eng yaxshi usul - bu aniq pulsli bitta optik-optik kommutatsiya usuli, bitning yakuniy yo'nalishi faqat bitni o'rnatish va qayta tiklash uchun ishlatiladigan jarayonga bog'liq. Hozirgi vaqtda Eindxoven Texnologiya Universitetining Amaliy fizika kafedrasining Nanostrukturaviy guruhining tadqiqotchilari magnitli saqlash materiallarida deterministik yakka pulsli yozuvga erishish uchun yozish usulini aniqroq qilish uchun yangi usulni ishlab chiqdilar.
Rasm manbasi: Eyndxoven Texnologiya Universiteti
Eindxoven Texnologiya Universiteti tadqiqotchilari o'zlarining tajribalarida uch qatlamdan iborat bo'lgan - kobalt va nikeldan tayyorlangan ferromagnit mos yozuvlar qatlamini yaratgan, bu erkin qatlamdagi bo'sh qatlamga yordam beradi yoki oldini oladi. Aylanadigan kalit, Supero'tkazuvchilar mis (Cu) yoki bo'shliq qatlami va optik ravishda almashtiriladigan Co / Gd erkin qatlam. Kompozit qatlamning qalinligi 15 nm dan kam.
Femtosekond lazer tomonidan qo'zg'algandan so'ng, mos yozuvlar qatlami 1 tadan kam pikosekundda demagnetizatsiya qilinadi. Yo'naltiruvchi qavatdagi o'murtqa bilan bog'liq ba'zi yo'qolgan burchak momentum, keyinchalik elektron o'tkazadigan spin oqimiga aylanadi. Oqimdagi spinlar mos yozuvlar qatlamidagi spinlar bilan bir xil yo'nalishda.
Ushbu tejamkorlik oqimi keyinchalik mis sathi qatlami (rasmdagi oq strelka) orqali yo'naltiruvchi qatlamdan erkin qatlamga o'tadi, bu erda erkin qatlamda spinning o'zgarishiga yordam berishi yoki oldini olishi mumkin. Bu mos yozuvlar qatlamining va erkin qatlamning nisbiy spin yo'nalishiga bog'liq.
Lazer energiyasini o'zgartirish ikki holatni keltirib chiqaradi. Birinchidan, poldan yuqori, erkin qatlamdagi so'nggi aylanish yo'nalishi mos yozuvlar qatlami bilan to'liq aniqlanadi; ikkinchidan, yuqori poldan yuqori, kommutatsiya kuzatiladi. Tadqiqotchilar shuni ko'rsatmoqdaki, ushbu ikkita mexanizm yozuv jarayonida dastlabki holatni hisobga olmagan holda erkin qatlamning spin holatini aniq yozish uchun ishlatilishi mumkin. Ushbu kashfiyot kelajakda ma'lumotlarni saqlash qurilmalarini kengaytirish uchun muhim rivojlanishni ta'minlaydi.