Page 14 - Spin Transport and Spintronics
P. 14
บทที่ 1
ปรากฏการณ์ความต้านทานเชิงแม่เหล็ก
สังคมในปัจจุบันเป็นสังคมที่มีการใช้ฐานข้อมูลขนาดใหญ่ซึ่งมีอัตราการรับส่งข้อมูลที่เพิ่มขึ้น
อย่างรวดเร็ว โดยคาดว่าในปี ค.ศ. 2025 ระบบเครือข่ายอินเตอร์เนตทั่วโลกจะมีอัตราการใช้ข้อมูล
เพิ่มสูงขี้นประมาณ 175 เซตตะไบต์ (Zettabytes) หรือมากกว่า 32 ปีแรก นับตั้งแต่มีระบบเครือ
ข่ายอินเตอร์เนต การเพิ่มของอัตราการใช้ข้อมูลดังกล่าวนําไปสู่การเพิ่มจํานวนของศูนย์การเก็บข้อมูล
แบบคลาวด์ซึ่งเป็นการเก็บข้อมูลเชิงแม่เหล็กด้วยฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟและเป็นวิธีการหลักในการจัดเก็บ
ข้อมูลในปัจจุบัน การลดจํานวนศูนย์ข้อมูลแบบคลาวด์เป็นสิ่งที่จำเป็นและสามารถทำได้โดยเพิ่มค่า
ความจุของข้อมูลต่อพิ้นที่ในฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟให้สูงขึ้น ความต้องการดังกล่าวทำให้อุตสาหกรรมการ
บันทึกข้อมูลเชิงแม่เหล็กได้รับความสนใจอย่างมากและมีการพัฒนาองค์ความรู้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้น
การเพิ่มค่าความจุของข้อมูลต่อพิ้นที่ในฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟให้สูงขึ้นเพื่อแก้ปัญหาการเพิ่มขึ้นของจำนวน
ศูนย์ข้อมูลคลาวด์ สามารถทำได้โดยลดขนาดของเกรนในแผ่นบันทึกข้อมูลร่วมกับการใช้เทคโนโลยีการ
บันทึกข้อมูลที่อาศัยความร้อนช่วย (Heat Assisted Magnetic Recording หรือ HAMR) เพื่อช่วยเพิ่ม
ประสิทธิภาพของกระบวนการเพิ่มค่าความจุข้อมูลในฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ แม้ว่าเทคโนโลยีการบันทึกข้อมูล
แบบ HAMR จะทำให้สามารถเขียนและบันทึกข้อมูลที่ความจุที่สูงขึ้น แต่พบว่าการปรับปรุงดังกล่าว
ทำให้เกิดปัญหาในกระบวนการอ่านสัญญาณของข้อมูล ดังนั้นการออกแบบแผ่นบันทึกข้อมูล หัวเขียน
และหัวอ่านข้อมูลที่เหมาะสมจึงจำเป็นอย่างยิ่ง การศึกษาและวิจัยด้านสปินทรอนิกส์เข้ามามีบทบาท
และความสำคัญอย่างมากต่อการพัฒนาเทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลในอนาคตที่สามารถเพิ่มค่าความจุ
2
เชิงพื้นที่ของหน่วยความจำชนิดต่างๆ ให้มีค่ามากกว่า 2 เทระบิตต่อตารางนิ้ว (Tb/inch ) จากปัญหา
ดังกล่าวนำไปสู่การศึกษาและพัฒนาการออกแบบอุปกรณ์สปินทรอนิกส์ (spintronic device) ซึ่งกำลัง
ได้รับความสนใจอย่างมาก เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่อาศัยคุณสมบัติของสปินในการควบคุมการทำงาน
นอกเหนือจากการใช้ประจุของอิเล็กตรอน
อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคมูลฐานที่มีประจุไฟฟ้าเป็นลบและมีโมเมนตัมเชิงมุมภายในเมื่ออิเล็กตรอน
มีการเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสและเคลื่อนที่หมุนรอบตัวเองจะทำให้เกิดโมเมนตัมเชิงมุมรวม(J = L+S)
ซึ่งประกอบด้วยโมเมนตัมเชิงมุมรอบวงโคจร (L) และโมเมนตัมเชิงมุมสปิน (S) และนำไปสู่การเกิด
โมเมนต์แม่เหล็กรอบวงโคจร (µ ) และโมเมนต์แม่เหล็กสปิน (µ spin) โดยพบว่าโมเมนต์แม่เหล็กของ
orb
สปินจะเป็นปัจจัยหลักในการเกิดสภาพความเป็นแม่เหล็กของวัสดุเนื่องจากมีค่าประมาณสองเท่าของ
