磁光存儲及其介質(zhì)的研究

1、第 24 卷第 3 期2 0 0 4 年 6 月咸寧學(xué)院學(xué)報vol . 24 ,no . 3journal of xianning college j un . 2004 文章編號 :1006 - 5342 (2004) 03 - 0068 - 02磁光存儲及其介質(zhì)的研究熊鋼(咸寧學(xué)院 信息工程學(xué)院 ,湖北 咸寧 437005)摘 要 :簡要討論了磁光存儲的原理 ,論述了磁光存儲介質(zhì)的共性及其實用化所必須具備的性能 ,對磁光存儲技術(shù)的發(fā)展作了展望 1關(guān)鍵詞 :磁光存儲 ;磁光存儲介質(zhì)中圖分類號 :o44116文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :a0引言在光輻射情況下 ,物質(zhì)磁性會發(fā)生變化的現(xiàn)象 稱為光磁效應(yīng) ,也稱

2、光誘導(dǎo)磁效應(yīng) ,1967 年第一次 報道在 si : yig 中觀察到光磁效應(yīng)1 ; 之后又在其 它許多材料中陸續(xù)發(fā)現(xiàn) 11973 年 chaudhari 2 首次采用 gdco 薄膜進(jìn)行磁光記錄 ,開始了采用非晶材料作為磁光記錄介質(zhì)的研究 ,磁光存儲技術(shù)隨之產(chǎn) 生 1 建立在磁光效應(yīng)基礎(chǔ)上的磁光存儲技術(shù)兼有磁存儲和光存儲優(yōu)點 ,使信息存儲的高密度 、大容量 、高可靠性的目標(biāo)得以實現(xiàn) ,因此磁光存儲技術(shù) 一直是科學(xué)界非常活躍的研究領(lǐng)域.1磁光存儲原理磁光存儲 ,用一束強(qiáng)激光聚焦到磁光記錄介質(zhì) 薄膜上 ,熱磁寫入和擦除信息 ,利用磁光克爾效應(yīng) 讀出信息.1 . 1寫入原理 磁光記錄是通過一束激光

3、聚焦在特定的磁光記錄介質(zhì)薄膜上實現(xiàn)的. 寫入信息時 ,記錄介質(zhì)處在特定的外加磁場中. 由于磁光介質(zhì)有良好的垂直 膜面各向異性 ,在一定的條件下 ,該介質(zhì)中磁疇的磁化方向可以與外加磁場方向一致或相反. 這樣 , 利用介質(zhì)局部磁化方向的正 、反即可代表“0”和“1” 兩種信息. 寫入分兩種 ,即居里點寫入和補(bǔ)償點寫入 .信息寫入前 ,以一定強(qiáng)度的磁場 h0 對垂直磁 化介質(zhì)進(jìn)行磁化 ,使各磁疇單元具有相同的磁化方 向 ,磁光讀寫頭的脈沖激光聚焦于介質(zhì)表面 ( 通常 激光束斑直徑約 1m) ,被照部分溫度升高 ,當(dāng)溫度達(dá)到 tc 時 , 被照的部分為順磁狀態(tài) , 磁化強(qiáng)度 ms為 0 ,通過讀寫頭中

4、線圈加一反偏場 ( 約 300oe ,遠(yuǎn)小于矯頑力) ,使之反向磁化 ,如圖 1 ( a) 3 所示. 設(shè)初始磁化方向存入的信息為“1”,則被照部分相反 磁化方向存入信息為“0”,實現(xiàn)了信息的寫入.補(bǔ)償點寫入方式的原理是4 :亞鐵磁性物質(zhì)在某一溫度處 (居里點以下) 飽和磁化強(qiáng)度為零 ,而由 于其矯頑力與其飽和磁化強(qiáng)度成反比 ,在此溫度處 附近矯頑力有急劇變化. 這一溫度被叫做這種介質(zhì)的補(bǔ)償點 (或補(bǔ)償溫度) . 由于矯頑力較大 ,在補(bǔ)償點附近又有急劇變化 ,當(dāng)材料的某一局部因受激光 照射而升溫時 ,受熱區(qū)域的矯頑力會顯著下降 ,以 致在周圍退磁場和外加磁場的作用下 ,磁疇可發(fā)生反轉(zhuǎn) ,效果與

5、居里點寫入是相同的. 介質(zhì)中磁疇的正反同樣受外加磁場的控制 , 可代表“0”和“1”信 息 .1 . 2讀出原理 從磁光盤讀取信息利用了磁光克爾效應(yīng) ,這里是極向磁光克爾效應(yīng). 如圖 1 ( b) 3 所示 ,一束線偏 振激光照射到已記錄信息的磁光介質(zhì)上 ,反射光偏振面相對入射光偏振面旋轉(zhuǎn)一定的角度 ,這個轉(zhuǎn)角稱為磁光克爾轉(zhuǎn)角, 它與介質(zhì)的磁化有關(guān) . 對于 一個已寫入信息的磁光介質(zhì)來說 ,磁疇局部磁矩取 向不同 ,反向光偏振面的偏振旋轉(zhuǎn)方向就不同. 這樣出射光再現(xiàn)了記錄的信息“1”和“0”,隨著激光束的掃描 ,通過光電轉(zhuǎn)換器 ,將出射光變成電信號 ,就 完成了讀出過程3 .2 磁光存儲介質(zhì)2

6、 . 1磁光存儲介質(zhì)的共性 不同光磁材料有一些共同的特性 : 首先 ,對于大多數(shù)光磁現(xiàn)象 ,磁性離子 ,即激活中心 ,可以處于 物質(zhì)中的不同價態(tài). 在這些材料中 ,光吸收可以導(dǎo)兩種情況 ,一種是 ( 磁性) 對稱性發(fā)生變化的情形 ,另一種是 (磁性) 對稱性不發(fā)生變化的情形 . 在各向 異性條件下光照物體時 ,例如 ,用線偏振光照射 ,或 者當(dāng)磁場加到物體的任意一個方向上并同時用非 偏振光照射時 ,對稱性可能會發(fā)生變化 ,此時可以觀察到光誘導(dǎo)單軸各向異性 、磁化強(qiáng)度換向等現(xiàn)果可以使激活中心移動到其它位置上 ,或者引活中心濃度的變化 ,最終可以導(dǎo)致材料物理性 變化5 .其次 ,在光誘導(dǎo)過程中 ,

7、光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移始終 平衡處于競爭狀態(tài). 光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移和熱平衡以造成一個或多個方向上的電荷分布的變化 ,誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移還可以增強(qiáng)或者加速自發(fā)變化.第三 ,在磁性石榴石和 ni gaas 等磁性半導(dǎo)體象 . 光照過程中 ,有些光磁材料的磁導(dǎo)率 、矯頑力 、疇壁 、磁滯回線和有關(guān)性質(zhì)會發(fā)生變化或移動 ,這些屬于對稱性不變化的情形5 ,6 .磁盤寫入噪音 (沒有或小的晶粒) ; ( 5) 足夠高的讀寫循環(huán)次數(shù) ( > 1 ×106 次) ; 良好的抗氧化性 ,耐腐 蝕性及長期穩(wěn)定性 ; (6) 居里溫度在 400600 k 之 間 ,補(bǔ)償溫度在室溫左右.目前已研究過的各種不同的光磁記錄

8、材料的實用的磁光存儲介質(zhì)必須具備的條件根據(jù)磁光記錄原理 ,對實用的磁光存儲介質(zhì)性要求7 : (1) 有顯著的垂直膜面的磁各向異性 ,向異性能要大于垂直磁化時的退磁能 ; ( 2) 大 光記錄靈敏度 ( 降低激光記錄功率) ; ( 3) 大的效應(yīng) (大的克爾角或大的法拉弟角) ; ( 4) 低的主要特性見表 18.表 1典型磁光記錄材料的特性矯頑力105 (a/ m) - 1沉積方式退火溫度居里溫度克爾角o/ nm材料晶體結(jié)構(gòu)真空蒸讀真空 蒸讀 濺射 濺射真空 蒸讀 熱分解mnbihexagonal30036020. 6/ 633mncubicubic400180120. 43/ 830ptco

9、tbfecotetragonalamorphous600rt40015025040. 2/ 830pt/ cocubicrt25030010. 36/ 410bdyl ggarnet50060025021/ 633co - ferrite spinel 熱分解300600 0. 9 結(jié)語以及實現(xiàn)與 cd - r 、cd - r/ w、dvd - ram 等多種媒體的兼容 ,降低成本 ,擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域.磁光存儲技術(shù)作為一種新的記錄技術(shù) ,是磁記術(shù)和光記錄技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物. 磁光盤作為計 可移動記錄媒體的后起之秀 ,隨著其存儲容量度增大 ,數(shù)據(jù)傳輸速度的加快 ,加上可靠性高 、信息時間長等優(yōu)點 ,

10、必將成為各種記錄媒體的 者.磁光存儲技術(shù)今后的發(fā)展方向仍是不斷擴(kuò)大 存儲容量 、提高信息的傳輸速度及處理速度 ,參考文獻(xiàn) :1 劉湘林等. 磁光材料與磁光器件 m .京科技出版社 ,1990115 .北京 :北2 w. b . zeper , h. w. van kesteren , b . a. j . j acobset . al . hysteresis , micros , tructure , and magneto -(下轉(zhuǎn)第 99 頁)optical recording in co/ pd第 3 期張光學(xué) ,尹玉姬 ,姚康德可注射網(wǎng)狀骨替代材料的研究99biomed mater

11、. res. ,1997 , (35) :383389 .3 johnna s. temenoff , antonios g. mikos injectable biodegradable materials for orthopedic tissue engi2neeringj . biomaterials ,2000 , (21) :2 4052 412 .4 mark d. timmer , catherine g. ambrose , antoniosg. mikos. in vitro degration of polymeric networks of poly ( propyle

12、ne fumarate ) and the crossliking macromer poly ( propylene fumarate ) - diacrylatej . biomaterials ,2003 , (24) :571577 .參考文獻(xiàn) :1 peter s j , nolley j a , widmer m s , et al . in vitro degradation of a poly (propylene fumarate) /- trical2cium phosphate composite orthopedic scaffold j . tissue eng ,

13、1997 , (3) :207215 .2 frazier d d , lathi v k , gerhart t n et al . ex vi2vo degradation of a poly ( propylenemarate) bildegradable parliculate boneglycol - fu2cement j .synthesis and characterization of injeta ble hydrogelzhan g gua ng - xue 1 , yin yu - ji2 , yao ka ng - de 2(1 . department of che

14、mistry and life science , xianning college ,xianning 437005 china ;2 . material college ,tianjin university ,tianjin 300072 ,china )abstract : polymeric networks of poly (ethylene glycol) fumarate ( pegf) crosslinked with poly ( ethylene glycol) di2acrylate ( pegda) were investigated as an injectabl

15、e , biodegradable bone cememt . this study examined the effect of initiator temperature mole ratio monomer concentration and the incorporation of - tricalcium phosphate ( - tcp) filler on mechanical properties. the products were characterizated by ftir、sem.key words : poly (ethylene glycol) fumarate

16、 ; poly (ethylene glycol) diacrylate ; mechanical properties ; characteriza2tion(上接第 69 頁)multilayersj . appl . phys. , 1991 , 70 (4) : 2 2642271.5劉公強(qiáng) ,蔡金華 . 光磁效應(yīng)研究的新進(jìn)展 j . 物理學(xué)進(jìn)展 , 2002 ,22 (3) :350357.6劉公強(qiáng) ,樂志強(qiáng) ,沈德芳. 磁光學(xué) m .出版社 , 20011309338.上海 : 上?？茖W(xué)3 陳國慶 , 吳 亞 敏 . 磁 光 盤 的 物 理 原 理 j .2000 ,10 (3)

17、:3234.工 科 物 理 ,7馬平平 . ptcu/ co 多層膜的結(jié)構(gòu) 、磁性和磁光特性的研究d . 北京 :首都師范大學(xué)出版社 ,1996.李峰 ,霍國強(qiáng) ,劉興民等. 磁光記錄新材料 j . 現(xiàn)代電 子技術(shù) ,2003 ,153 (10) :4143.4 馬廷鈞. 磁光效 應(yīng) 與 磁 光 存 儲 j . 大 學(xué) 物 理 , 1997 , 16(3) :4447.8study on magneto - optical storages and the recording mediaxion g ga ng(department of information engineering , xianning college , xianning 437005 ,china)abstract : the physical principle of magneto - optical storages was introduced. the common characteristic