Page 121 - Spin Transport and Spintronics

5.1 แผ่นบันทึกข้อมูล 123

บันทึกขัอมูลทำจากวัสดุ ได้แก่ CoCrPt-SiO2 หรือ CoPt ซึ่งเกรนแม่เหล็กจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง

ประมาณ 6-8 นาโนเมตร ส่งผลให้มีค่าความจุข้อมูลประมาณ 1 เทระบิตต่อตารางนิ้ว

กระบวนการเขียนข้อมูลจะอาศัยการควบคุมทิศทางแมกนีไทเซชันภายในบิตข้อมูลด้วยการ

เหนี่ยวนำด้วยสนามแม่เหล็กภายนอกที่เกิดจากหัวเขียนข้อมูล โดยภายในบิตข้อมูลจะมีลักษณะเป็น
โดเมนเดี่ยวซึ่งมีแมกนีไทเซชันจัดเรียงตัวไปในทิศทางเดียวกัน ในการออกแบบแผ่นบันทึกข้อมูลจะ

คำนึงถึงค่าพลังงานกีดกัน (energy barrier) ที่ใช้ในการรักษาทิศทางของแมกนีไทเซชันภายในแผ่น

บันทึกข้อมูลให้มีค่าสูง โดยค่าพลังานกีดกันจะมีค่าขึ้นอยู่กับปริมาตรของบิตข้อมูลและค่าแอนไอโซโทร

ปีของวัสดุแม่เหล็ก จึงควรเลือกวัสดุเม่เหล็กที่มีค่าคงที่แอนไอโซโทรปีที่สูงมาใช้เป็นชั้นบันทึกข้อมูลแม่
เหล็กและกำหนดให้ปริมาตรของเกรนแม่เหล็กมีค่าน้อย ซึ่งการลดขนาดของเกรนแม่เหล็กยังเป็นการ

เพิ่มค่าความความจุของฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟและส่งผลให้อัตราส่วนของสัญญาณกับสัญญาณรบกวน (sig-

nal to noise ratio หรือ SNR) มีค่าสูง ปัจจุบันเทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลแบบตั้งฉากมีการเลือกใช้

วัสดุ CoCrPt มาทำหน้าที่เป็นชั้นบันทึกข้อมูล ซึ่งมีค่าแอนไอโซโทปีเท่ากับ 5 × 10 เอิร์กต่อลูกบาศก์
6
เซนติเมตร และมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเกรนแม่เหล็กเฉลี่ยประมาณ 7-8 นาโนเมตร ซึ่งจะทำให้

ฮาร์ดดิสไดร์ฟมีค่าความจุเชิงพื้นที่ประมาณ 1 เทระบิตต่อตารางนิ้ว

อย่างไรก็ตามการพัฒนาเทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลเพื่อเพิ่มค่าความจุข้อมูลตามความต้องการ

ในยุคของข้อมูลขนาดใหญ่ โดยความจุเชิงพื้นที่มีค่ามากกว่า 1.5 เทระบิตต่อตารางนิ้ว จำเป็นต้อง

ทำการลดขนาดของเกรนแม่เหล็กให้มีค่าน้อยกว่า 5 นาโนเมตร และวัสดุแม่เหล็กที่ใช้เป็นชั้นบันทึก

ข้อมูลจะต้องมีค่าแอนไอโซโทรปีที่เพิ่มสูงขึ้นเพื่อเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อนของแผ่นบันทึกข้อมูล
จากความต้องการดังกล่าวนำไปสู่การศึกษาคุณสมบัติของวัสดุแม่เหล็กหลากหลายประเภทที่มีค่าคงที่

แอนไอโซโทรปีมากกว่า 10 เอิร์กต่อลูกบาศก์เซนติเมตร เพื่อทำหน้าที่เป็นชั้นบันทึกข้อมูล เช่น วัสดุ
7
แม่เหล็กเฟอร์โร FePt CoPt และโลหะหายาก (rare earth) NdFeB และ SmCo 5 เป็นต้น

การออกแบบแผ่นบันทึกข้อมูลที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างมากต่อการเพิ่มค่าความจุข้อมูล

ของฮาร์ดดิสไดร์ฟ ซึ่งค่าความจุข้อมูล (areal density หรือ AD) เป็นค่าที่อธิบายถึงความหนาแน่นของ

บิตข้อมูลต่อพื้นที่หนึ่งตารางนิ้ว และสามารถพิจารณาได้จากความสัมพันธ์ของขนาดของแทร็คข้อมูล
(track density หรือ TD) และบิตข้อมูล (bit density หรือ BD) ดังนี้

AD = TD × BD = TPI × BPI (5.1)

โดยความหนาแน่นของแทร็คข้อมูล TD คือความหนาแน่นของจำนวนแทร็คข้อมูลต่อความยาวหนึ่งนิ้ว
(track per inch หรือ TPI) และความหนาแน่นของบิตข้อมูล BD คือจำนวนของบิตข้อมูลต่อความยาว

หนึ่งนิ้ว (bit per inch, BPI) ดังแสดงในรูปที่ 5.4 จากสมการข้างต้นแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มค่าความจุ

ของการบันทึกข้อมูลจะต้องทำให้ความหนาแน่นของบิตข้อมูลและแทร็คข้อมูลมีค่าที่สูง กล่าวคือต้อง