來自NIMS、希捷科技和東北大學的研究小組在硬碟（HDD）領域取得了突破性進展，證明了使用三維磁性記錄媒體儲存數位資訊的多層次記錄的可行性。研究小組的研究表明，這項技術可用於提高硬碟的儲存容量，從而在未來實現更有效率、更具成本效益的資料儲存解決方案。

資料中心越來越多地將大量資料儲存在硬碟（HDD）上，這些磁碟機使用垂直磁記錄（PMR）技術，以大約1.5 Tbit/in² 的磁區密度儲存資訊。然而，要過渡到更高的磁區密度，需要一種由鉑鐵晶粒組成的高各向異性磁記錄介質，並結合熱輔助雷射寫入技術。這種方法稱為熱輔助磁記錄（HAMR），能夠維持高達10 Tbit/in² 的磁區記錄密度。此外，與硬碟技術中使用的二進位記錄層相比，透過儲存3 或4 層的多記錄層，根據新的原理，記錄密度有可能超過10 Tbit/in²。

目前使用的HAMR 系統（上）和三維磁記錄系統（下）示意圖。在三維磁記錄系統中，每個記錄層的居里溫度相差約100 K，透過調整雷射功率將資料寫入每個記錄層。資料來源：高橋幸子NIMS、Thomas Chang 希捷科技、Simon Greaves 東北大學

在這項研究中，研究人員透過製造晶格匹配的FePt/Ru/FePt 多層薄膜，並以Ru 作為間隔層，成功地將鐵鉑記錄層進行了三維排列。磁化測量結果表明，兩個鐵鉑層具有不同的居里溫度。這意味著，透過調整寫入時的雷射功率，可以實現三維記錄。此外，我們也透過記錄模擬，使用模仿製作介質的微觀結構和磁性性能的介質模型，證明了三維記錄的原理。

三維磁記錄方法可以透過在三個維度上堆疊記錄層來提高記錄容量。這意味著可以用更少的硬碟儲存更多的數位訊息，從而為資料中心節約能源。今後團隊還有計劃開發縮小鐵鉑晶粒尺寸、改善取向和磁各向異性的工藝，並堆疊更多的鐵鉑層，以實現適合作為高密度硬碟實際使用的介質結構。

這項研究發表於2024 年3 月24 日的《材料學報》（Acta Materialia）。

編譯來源：ScitechDaily