什么是超顺磁?什么是超顺磁,超顺磁与顺磁有什么区别,是不是单磁畴物质才有超顺磁性

什么是超顺磁?
什么是超顺磁,超顺磁与顺磁有什么区别,是不是单磁畴物质才有超顺磁性

硬盘的众多零件当中,盘片和磁头是最为关键的两个部件,分别发挥着数据存储和数据读写的作用.这里主要来谈谈与新一代存储技术关系紧密的盘片.硬盘盘片的单面由多个层复合而成,最上面是润滑剂涂层,保证磁头的平稳运行；紧接着的是保护层,保护数据层不受损坏；再下来是磁记录层和铬底层,然后才是盘片的基体材料,也就是我们常说的“玻璃盘片”或者“铝盘片”.
磁记录介质是由很多微小的磁粒构成的,每个比特信息的存储大约需要100个这样的磁粒.为了提高磁录密度,磁粒本身必须很小,磁粒体积缩小,数据比特才会变小,硬盘才能够存储更多数据.不过,在减小磁粒尺寸的过程当中出现了一个问题,研究发现,磁粒尺寸越小,能使它进行极性翻转所需要的能量也就越小,磁粒在足够小时甚至会在室温下就能吸收热能而自动反转磁路,形成破坏数据的“逆转比特”,最终导致整个硬盘数据的丢失.这就是超顺磁效应(热稳定性)带来的挑战——磁粒不可能无限制地缩小,因此也就大大限制了磁盘存储密度的进一步提高.
再从记录技术的角度来看,传统的记录方式是纵向记录模式,在这种模式下,磁场的磁化方向与盘片的表面方向是平行的,由磁粒组成的磁单元也是以水平方式在盘片的表面首尾相接,沿着盘片的旋转方向进行排列.让我们看看磁头写入信息的情况：磁单元在磁力作用下会在平面内进行180度的翻转,这样的相邻磁单元的连接方式就是N-N和S-S两种,根据我们的磁场知识很容易理解,这种同极邻接产生的斥力将导致状态十分不稳定,显然,这对于超顺磁效应带来的影响会更加敏感.
有没有办法能强行对抗顺磁效应呢?尝试使用高矫顽力的材料是一个办法,可是从材料名称上就可以自然地想到,这势必会导致磁头在写入信息时更加困难.在此看来,硬盘容量的进一步增大似乎在超顺磁效应面前显得困难重重.
这一问题的解决在2001年有了转机,AFC（反铁磁性耦合）介质在那一年步入了实用化阶段.这种介质感觉上很象“汉堡包”,是在两层特别的磁记录介质层（钴-铂-铬-硼合金）当中夹进一层金属钌.通过钌层把上下两个磁介质层进行分隔,这样就出现了方向不同的磁场,而且上下磁记录层的极性是相反的,这样的邻接方式产生的引力使状态稳定起来.
然而,这种方式虽然在一定程度上解决了顺磁效应的问题,但在硬盘的容量超过100GB的时候仍然遭遇了瓶颈.
垂直记录破解困局
垂直记录是相对于传统技术的纵向记录而言的,这项技术早在19世纪就已经被提出了,并在1976年形成了系统理论.上个世纪末,垂直记录模式在实验室当中逐渐走向了成熟,但真正“落地”,并在市场中形成实用产品则是今年的事.理论证明,垂直记录模式能够大幅度提高存储密度,可以达到500Gbit/平方英寸,如果与磁头发展等其他技术进行有效结合,硬盘存储容量有望在未来的10年内有10倍的增长.
让我们来看看垂直记录技术是如何在避免超顺磁效应的前提下,还能减小比特体积的.从概念上来理解垂直记录一点都不难,就是让磁粒从“躺”着到“站”起来,即排列方式由沿着磁盘面的端对端水平排列改为垂直摆放.
与纵向记录方式进行一下比较：采用纵向记录技术时,假想1和0相间的最高密度比特样式,相邻磁粒会以头对头、尾对尾的形式排列,在这种情况下,每个磁块互相排斥,遇到高温波动时,磁粒就会变得很不稳定；但在垂直记录技术中,磁粒一上一下垂直摆放,这时磁粒的极性方向就垂直于磁盘表面,采用了这种巧妙的方式,磁单元在磁盘表面上占的面积就减小了,在单位面积上的磁粒也就更多,等同于可以进一步提高存储容量；更重要的是,当磁单元被写入信息后,它将做180度的反转,这样就与相邻的磁单元变成了S-N的邻接方式,这种相邻的垂直比特（数据）就起到了互相稳定的作用,磁粒排列更加紧密,因此数据丢失的可能性就大大减小了.
为了满足垂直记录的要求,在整个垂直记录方式的硬盘盘面上,磁盘的记录层需要比纵向记录层的厚度要厚,这样每个微粒需要更大能量才能改变它的不同方向,小型磁粒也就更能抵御超顺磁现象的不利影响；而在硬记录层下面,还要加上一层软磁底层,这样做的目的就是让磁头可以提供更强的磁场,从而能够以更高的稳定性将数据写入介质当中.
目前,各大硬盘厂商纷纷看好这一技术并进行大力投入,日立存储宣布,他们采用这项技术已经实现了存储密度达到230Gbit/平方英寸,希捷、东芝、富士通、TDK等厂商也实现了100Gbit/平方英寸以上的存储密度.
这项技术虽然已经实用化,但一些技术难题仍然在探索当中.例如,试图发明新的读写磁头、试验一些具有更高磁化特性和表面经过改良的新材料、根据日益微小的磁化比特和信号维持噪音比率等等.