Page 128 - Spin Transport and Spintronics
P. 128
5.2 หัวเขียนข้อมูล 130
1. ค่าอัตราส่วนของสัญญาณที่ต้องการอ่านต่อสัญญาณรบกวน (signal to noise ratio หรือ
SNR) การลดขนาดของเกรนแม่เหล็กในแผ่นบันทึกข้อมูลนอกจากจะส่งผลดีต่อการเพิ่มค่าความจุข้อมูล
ยังทำให้ค่าอัตราส่วน SNR ≈ log(N) ซึ่งมีค่าแปรผันตรงกับจำนวนของเกรนแม่เหล็กภายในบิตข้อมูล
มีค่าที่ดีขึ้นด้วย
2. เสถียรภาพทางความร้อน (thermal stability) ของการบันทึกข้อมูล คือความสามารถในการ
รักษาทิศทางของบิตข้อมูลหลังทำการเขียน โดยพิจารณาจากค่าพลังงานกีดกัน ∆E = KV ซึ่งเป็นผล
คูณระหว่างค่าแอนไอโซโทรปีของวัสดุแม่เหล็กและปริมาตรของเกรนแม่เหล็กภายในบิตข้อมูล การ
ลดขนาดของเกรนแม่เหล็กในแผ่นบันทึกข้อมูลแม้ว่าจะทำให้เพิ่มค่าความจุข้อมูลและทำให้อัตราส่วน
SNR มีค่าสูงขึ้น แต่จะทำให้บิตข้อมูลขาดเสถียรภาพทางความร้อนและไม่สามารถรักษาทิศทางของ
แมกนีไทเซชันภายในแผ่นบันทึกข้อมูลได้ เนื่องจากการลดลงของค่าพลังงานกีดกันภายในบิตข้อมูล ใน
การแก้ปัญหาการขาดเสถียรภาพทางความร้อนสามารถทำได้โดยการชดเชยค่าพลังงานกีดกันให้สูงขึ้น
ด้วยการเลือกวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรที่มีค่าแอนไอโซโทรปีที่สูงมาใช้เป็นชั้นบันทึกข้อมูล
3. ความสามารถในการเขียนข้อมูล (writeability) เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ต้องคำนึงถึงในการ
ออกแบบหัวเขียนข้อมูล เนื่องจากหัวเขียนข้อมูลที่มีประสิทธิภาพต้องสามารถสร้างสนามเขียนที่สูงพอ
เพื่อใช้ในการกลับทิศทางของแมกนีไทเซชันภายในบิตข้อมูล และทำการบันทึกเป็นบิต 0 และบิต 1 แต่
การลดขนาดของเกรนแม่เหล็กในบิตข้อมูลเพื่อเพิ่มค่าความจุ และการเลือกวัสดุที่มีค่าคงที่แอนไอโซ
โทรปีที่สูง เช่น วัสดุแม่เหล็ก FePt เพื่อรักษาเสถียรภาพทางความร้อนของบิตข้อมูลนำไปสู่ข้อจำกัด
ของการลดขนาดของหัวเขียนข้อมูลที่ต้องมีขนาดที่สอดคล้องกับบิตข้อมูล นอกจากนี้ยังส่งผลต่อขีด
ความสามารถในการเขียนข้อมูลของฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ เนื่องจากในการผันกลับทิศทางของแมกนิไทเซชัน
ในวัสดุแม่เหล็กที่มีค่าแอนไอโซทรอปีที่สูงจำเป็นต้องอาศัยสนามเขียนที่เกิดจากหัวเขียนข้อมูลที่อาจมี
ค่ามากกว่า 2 เทสลา ดังรายละเอียดจากเงื่อนไขของปัญหาสามด้านที่ได้กล่าวมาข้างต้น
ภาคอุตสาหกรรมเทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลได้มีการนำเสนอเทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลแบบ
ใหม่ที่เรียกว่า เทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลเชิงแม่เหล็กแบบใช้ความร้อนช่วย (Heat Assisted Mag-
netic Recording technology หรือ HAMR) และเทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลเชิงแม่เหล็กแบบใช้คลื่น
ไมโครเวฟ (microwave-assisted magnetic recording หรือ MAMR) ดังแสดงในรูปที่ 5.8 เพื่อ
ปรับปรุงการเพิ่มค่าความจุข้อมูลที่สูงขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้งาน ซึ่งเป็นข้อจำกัดของ
ขีดความสามารถของเทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลเชิงแม่เหล็กแบบตั้งฉากที่ใช้ในปัจจุบัน เทคโนโลยี
แบบแรกหรือ HAMR จะอาศัยความร้อนจากเลเซอร์มาช่วยในกระบวนการเขียนข้อมูลเพื่อใช้ลดสภาพ
ความเป็นแม่เหล็กในวัสดุแม่เหล็ก โดยความร้อนจากเลเซอร์จะมีอุณหภูมิเข้าใกล้อุณหภูมิคูรีของชั้น
บันทึกข้อมูลเพื่อให้แมกนีไทเซชันมีค่าเข้าใกล้ศูนย์ เนื่องจากวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรมีการเปลี่ยนแปลง
คุณสมบัติเป็นวัสดุแม่เหล็กพาราที่อุณหภูมิคูรี ขณะเดียวกันจะทำการเขียนข้อมูลด้วยสนามแม่เหล็ก
