Репетиторство по электрике
Плотность данных на носителях быстро растет. Чтобы это применялось и в будущем, ученым приходится придумывать ряд технических уловок, чтобы обойти физические ограничения. Вряд ли какая-либо другая техническая система подвержена таким быстрым изменениям, как компьютер. То, что было актуально несколько месяцев назад, сегодня уже устарело. Это относится почти ко всем компонентам компьютера, но особенно к носителям информации.
Определенно скоро жесткие диски емкостью 100 гигабайт станут стандартным оборудованием ПК. Если вы сравните размеры современных носителей данных с более ранними, вы также обнаружите, что современное оборудование обычно значительно меньше, чем его предшественники. Итак, плотность данных увеличилась, но сколько еще может продолжаться эта игра?
По крайней мере, магнитные носители информации скоро исчерпают свои физические возможности. Так называемый суперпарамагнитный предел вызывает проблемы и заставляет биты терять свою память. В случае очень маленьких структур в нанометровом диапазоне, где отдельные биты состоят всего из нескольких атомов, намагниченность может самопроизвольно переворачиваться в результате теплового возбуждения. Как компас, который вы энергично трясете, направление более или менее случайно.
Решение проблемы: используются материалы, которые могут быть перемагничены только при сравнительно большом количестве энергии. Потому что тогда теплового возбуждения уже недостаточно, чтобы немного перевернуть бит. Однако это, в свою очередь, имеет тот недостаток, что при записи данных требуется более сильное магнитное поле, чего, в свою очередь, трудно достичь с помощью обычных записывающих головок.
Но и для этого уже есть решения. Например, лазеры используются для избирательного повышения температуры в месте нахождения бита и, таким образом, снижения напряженности поля, необходимой для процесса письма - коэрцитивной напряженности поля. Хидео Оно и его команда из Университета Тохоку в Сендае, Япония, также искали способы уменьшить принудительную силу. Однако исследователи выбрали электронный подход. Они использовали полупроводниковый материал, в котором сила магнетизма может регулироваться за счет плотности носителей заряда. Поскольку в используемом арсениде индия, легированном марганцем, отсутствие электронов (физики также говорят о дырках) передает магнетизм.
Концентрацию носителей заряда, будь то электроны или дырки, можно особенно хорошо регулировать в полупроводниках: либо легированием инородным материалом, повышением температуры, воздействием света, а также применением электрического тока. поле. Оно и его коллеги имели в виду последнее. Для этого исследователи встроили тонкий слой магнитного полупроводника в полевой транзистор (FET) в качестве проводящего канала. В этом электронном компоненте концентрацией носителей заряда в магнитном слое можно управлять с помощью напряжения на управляющем электроде (затворе). И действительно, как смогли показать физики, напряжение на затворе напрямую влияло на коэрцитивную силу материала. В зависимости от полярности, поле можно регулировать вверх или вниз.
Таким образом, можно понизить напряженность поля, необходимую для записи бита, электрически, чтобы затем установить намагниченность с помощью обычной технологии - и при комнатной температуре, что особенно важно для технических приложений. Поскольку электронные схемы уже можно производить в очень малых масштабах, ученые предполагают, что электрически управляемый процесс перемагничивания можно использовать для создания нанобитов для носителей данных с особенно высокой плотностью данных.