Laser unterstützte magnetische Datenspeicherung (HAMR) in Kombination mit strukturierten magnetischen Speicherbereichen (BPM) ist die zukunftsreiche Technologie um magnetische Datenspeicherung von einigen zehn Tb/in² zu realisieren. BMP wird benötigt um das Rauschen der magnetischen Bit-Übergänge zu minimieren. Um thermische Stabilität zu gewährleisten, werden Materialien mit hoher magnetischer Anisotropie benötigt. Diese haben jedoch ein zu großes Koerzitivfeld um mit konventionellen Schreibköpfen magnetisiert werden zu können. Durch lokales Erhitzen mit einem Laserpuls können diese hartmagnetischen Körner ummagnetisiert werden. Das Schreiben bei diesen hohen Temperaturen reduziert jedoch auch das magnetische Moment, was zu Schreibfehlern führt. Einer der Co-Antragssteller (D. Suess) hat eine Materialkomposition vorgeschlagen, welche aus austauschgekoppelten magnetischen Schichten mit unterschiedlichen Curie-Temperaturen (Tc) besteht um diese Limits zu beseitigen.
L10-geordnetes FePt ist ein Material mit ausreichend hoher Anisotropie um genügend thermische Stabilität zu gewährleisten. Die Herstellung der Materialien dieser Klasse erfordert jedoch entweder Hochtemperatur-Epitaxie-Wachstum oder Tempern bei erhöhten Temperaturen, um die L10-Phase zu erhalten. Darüber hinaus stellt das Erhitzen auf etwa 750 K große Herausforderungen für die Materialien im Schreibkopf als auch im Medium dar.
Die Ziele dieses Antrags sind die Entwicklung von Austauschgekoppelten Schichten, welche geeignet sind für HAMR / BPM. Weiters soll die Möglichkeit von Datendichten von einigen zehn Tb/in² demonstriert werden. Um dieses Ziele zu erreichen, wird eine [Co/Ni]N/TbxFe1-x-yCoy System hergestellt. Die [Co/Ni]N-Schichten dienen als hoch Tc Material mit geringer Anisotropie, welche auch genügend Streufeld für den Leseprozess erzeugen. Der amorphe Ferrimagnet TbxFe1-x-yCoy dient als hochanisotrope Speicherschicht. Durch Variation des Co Anteils, kann die Curie Temperatur von TbxFe1-x-yCoy in einem Bereich von 400 K bis 600 K variiert werden. Dies ist signifikant kleiner als von L10- FePt. Dies erlaubt Schreiben, bei geringeren Temperaturen und dies reduziert Schreibfehler. Weiters wird dadurch die Lebenszeit des Nahfeld-Wärmewandlers (NFT) des Schreibkopfes erhöht.
Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass die die Dämpfungskonstante in TbFeCo Schichten durch den Tb Anteil bis auf 0.5 erhöht werden kann. Dies ist signifikant höher als von FePt. Kürzlich durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, dass eine große Dämfungskonstante essentiell für einen verlässlichen Ummagnetiserungsprozess ist. Durch die große Dämpfung wird erwartet, dass thermische Schreibfehler, die bei FePt Schichten in der Größenordnung von 5 % sind, nahe Null gebracht werden können. Weiters wird erwartet, dass durch die amorphe TbFeCo Struktur, kleine Koerzitivfeldverteilungen der Elemente auftreten.
Zusammengefasst, wird in diesem Projekt ein neues Konzept von Curie temperaturmodulierten Strukturen für HAMR/BPM vorgeschlagen, untersucht und realisiert. Einzigartige Methoden sind in den beiden experimentellen Gruppen vorhanden. Die experimentellen Gruppen werden durch die Theoriegruppe unterstützt, welche eine langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der magnetischen Aufzeichnungssystemen hat.