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自2006年垂直磁记录技术应用于硬盘磁记录以来,硬盘磁记录的面密度在2011年已经实现了744Gb/in2,但距离超高密度磁记录(1~10Tb/in2)的目标相差甚远。人们的研究重点依然集中在通过设计微观结构来实现高密度磁记录及开发新型记录模式的硬盘记录技术:热辅助磁记录(heat assisted magnetic recording,HAMR)和晶格介质记录(bit patterned magnetic recording,BPMR)。但无论何种技术,都是基于垂直记录模式。
对于垂直记录模式,除了记录介质的磁晶各向异性常数之外,磁性晶粒间的相互作用和记录介质的开关场分布(switching field distribution,SFD)也是至关重要的参数,将直接影响磁记录噪音和记录面密度。 这两个参数都与记录介质的易磁化轴取向分布和微观组织密切相关。因此,如何准确测定记录介质的晶粒间交换耦合作用、开关场分布及记录介质的磁化翻转过程已经成为磁记录技术的研究热点。
开关场分布取决于磁记录晶粒的各向异性场和易磁化轴的取向分布,是描述磁记录介质的微观组织和宏观综合均匀性的重要参数。
对于水平记录模式,开关场分布通常易磁化轴磁滞回线的微分或者DCD曲线的微分得到,然而,由磁滞回线得到的是宏观上的开关场分布;当晶粒间不存在交换耦合作用时,通过磁滞回线得到的结果才是内禀的开关场分布。此外,对于磁记录来说人们更关注记录介质不可逆磁化的剩磁状态,因此SFD也应该由DCD和IRM曲线得到,而不是由磁滞回线得到。对于垂直磁记录模式,退磁场的存在使得开关场分布宽化,因此由DCD和IRM计算SFD时也需要进行退磁场修正。
开关场分布理想的情况是具有完美的矩形回线,所有的颗粒(晶粒)都在磁场为矫顽力Hc时通过一致转动实现翻转。在颗粒介质中这一情况是永远难以实现的。在连续薄膜介质中才可以得到比较理想的矩形回线,但是它也引起过渡区域加宽、造成噪声。开关场分布SFD可以这样获得,把磁滞回归线第2、3象限部分微分,微分曲线的半脉冲宽度
技术上常使用的SFD的另一个标志是
它与回归线
长期以来,
开关场分布宽度(SFD)对磁记录介质的记录行为有极大的影响,SFD和介质记录性能的关系可举例来讲。高密度记录要求SFD窄而集中,要求不可逆磁化翻转尖锐度大。这时,矫顽力矩形比近于1,记录位之间的过渡区就小,过渡区长度a和SFD指标之间有如下关系:
对模拟记录来讲,SFD窄,灵敏度越好。
SFD窄,介质的复印(print through)效应小。复印效应来源于那些不稳定颗粒,它们的开关场位于SFD的低端,往往在较小的反向磁场(干扰场、复印场)作用下发生磁化翻转,产生复印效应。SFD窄则说明这些不稳定颗粒极少,复印效应就极小。
SFD窄,则介质的重写(over write)性能好。磁介质例如磁盘往往预先已有写入信号,要在重写时完全消除旧信号不可能,一般要求旧信号剩余值不超过5%。重写效果差根源于那些特别稳定的颗粒,它们在重写时不易被写入场翻转,保留着原来的磁化方向,SFD窄,h越趋近于1,说明这些过于稳定的颗粒极少,重写性能就好。 2100433B
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