Page 153 - Spin Transport and Spintronics
P. 153
บทที่ 6
การส่งผ่านของสปินในอุปกรณ์สปินทรอนิกส์
หัวอ่านข้อมูลในฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟเป็นอุปกรณ์สปินทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่นำคุณสมบัติของสปินมา
ประยุกต์ใช้ในการควบคุมการทำงาน ในบทนี้จะยกตัวอย่างการนำทฤษฎีการส่งผ่านสปินมาประยุกต์
ใช้ในการออกแบบหัวอ่านข้อมูลเพื่อรองรับการพัฒนาฮาร์ดดิสไดร์ฟในอนาคตที่มีค่าความจุข้อมูลที่สูง
ขึ้นแต่มีขนาดที่เล็กลง โดยในการออกแบบหัวอ่านข้อมูลจะอาศัยแบบจำลองวัสดุแม่เหล็กระดับอะตอม
ร่วมกับแบบจำลองการสะสมสปินซึ่งได้กล่าวรายละเอียดในบทที่ 2 เทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลเชิง
แม่เหล็กได้รับความสนใจและมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มค่าความจุของข้อมูลให้มีค่ามากกว่า
2 Tb/in โดยมีการนำเสนอเทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลแบบการใช้พลังงานช่วย (energy-assisted
2
magnetic recording หรือ EAMR) และเทคโนโลยีแบบบิตแพทเทิน (bit patterned media record-
ing หรือ BPMR) ซึ่งแม้ว่าเทคโนโลยีเหล่านี้จะช่วยในกระบวนการเขียนและบันทึกข้อมูลให้มีค่าความ
จุข้อมูลที่สูงขึ้น แต่ก็ทำให้เกิดปัญหาของกระบวนการอ่านข้อมูล เนื่องจากการเพิ่มความหนาแน่น
ของการจัดเก็บข้อมูลสามารถทำได้โดยลดขนาดของอุปกรณ์ส่วนต่างๆ อย่างไรก็ตามการลดขนาดดัง
กล่าวจะส่งผลต่อการทำงานของอุปกรณ์ทั้งหมดในฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการลดขนาดของ
หัวอ่านข้อมูลให้มีขนาดที่สอดคล้องกับขนาดของบิตข้อมูลจะทำให้หัวอ่านข้อมูลมีค่าความต้านทาน
ทางไฟฟ้าเชิงพื้นที่ที่สูงขึ้น ส่งผลต่ออัตราการใช้กำลังไฟฟ้าที่สูงขึ้นตามมา ประสิทธิภาพการทำงาน
และอัตราการส่งผ่านข้อมูลมีค่าลดลง ในบทนี้จะกล่าวถึงแนวโน้มการพัฒนาหัวอ่านข้อมูลเพื่อรองรับ
ฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟในอนาคตที่มีค่าหนาแน่นเชิงพื้นที่ของข้อมูลมากกว่า 2 เทระบิตต่อตารางนิ้ว จากนั้น
จะทำการอธิบายหลักการและวิธีการออกแบบหัวอ่านข้อมูลที่ดี โดยนำเนื้อหาในบทที่ 2 และ 3 มา
ประยุกต์ใช้ในการออกแบบ ดังรายละเอียดต่อไปนี้
6.1 การพัฒนาหัวอ่านข้อมูลในอนาคต
ปรากฏการณ์ค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็กถูกนำมาประยุกต์ใช้ในกระบวนการอ่านข้อมูลของ
ฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ เพื่อทำการตรวจจับทิศทางของแมกนีไทเซชันภายในบิตข้อมูลและแสดงค่าสัญญาณ
บิต 0 กับบิต 1 ในรูปแบบของค่าสัญญาณทางไฟฟ้า โดยในปี ค. ศ. 1975 M. Julliere ได้ทำการศึกษา
ปรากฏการณ์ค่าความต้านทานทางแม่เหล็กในโครงสร้างรอยต่อการทะลุผ่านเชิงแม่เหล็ก (magnetic
