ULTRAHIGH DENSITY MAGNETIC RECORDING ON PERPENDICULAR MAGNETIC PATTERNED MEDIA
ENREGISTREMENT MAGNETIQUE ULTRA-HAUTE DENSITE SUR MEDIAS DISCRETS A AIMANTATION PERPENDICULAIRE
Résumé
Patterned media is a potential new recording disk technology which can be used to increase the areal density in magnetic storage devices towards 1 Tbit/in2 and beyond. Patterned media allows circumventing the super-paramagnetic limit, which is expected to appear in conventional magnetic recording media at densities of the order of 300 Gb/in². Implementation of patterned media requires the fabrication of sub-50nm features over large areas at high-throughput manufacturing and low cost. In our approach, called pre-patterned media, isolated tracks of sub-100nm islands have been fabricated using nano-imprint technology, followed by sputtering deposition of a Co/Pt multilayer exhibiting a perpendicular-to-plane anisotropy. The recording performances on the pre-patterned magnetic structures have been studied with a contact tester using a high-resolution (~1nm) piezoelectric positioning stage and commercial giant magnetoresistive write/read heads. Bits with different lengths (BL), i.e. including a varying number of dots, have been written on the pattern. The synchronization requirements have been investigated along tracks of dots revealing a significant ‘‘write window,'' where islands can be written correctly, of about half the dot period. Moreover, the signal to noise ratio (SNR) has been calculated, by evaluating the correlation coefficients of the readback voltages of periodically written pseudo random bit sequences (PRBS). We conclude that the major sources of medium noise are the bit size fluctuations, bit amplitude and the jitter noise due to the substrate replication processes.
Les médias discrets, constitués de bit géométriquement isolés par des étapes de nanostructuration, sont vus comme l'alternative aux médias de stockage magnétiques continus dans le but d'accroitre les densités de stockage au delà de 1 Tbit/in². Ils permettent en effet de repousser la limite superparamagnétique qui apparaît dans les couches de stockage classiques vers 300 Gb/in². Pour que la technologie discrète soit implentée à l'échelle industrielle, la réplication de nanostructures sub-50nm sur de larges surfaces à haut rendemant et à bas coût doit être possible. Dans notre approche, appelée “médias pré-gravés”, des pistes de plots sub-100nm isolées ont été fabriquées par nano-impresssion dans le Si. Cette étape de fabrication était suivie d'une étape de dépôt de multicouches Co/Pt qui ont la particularité de présenter une anisotropie perpendiculaire au plan. Les performances à l'enregistrement ont été étudiées grâce à un testeur quasistatique, muni de têtes de lecture écriture commerciales, développé par nos soins. Des bits de différentes longueurs (BL), c-à-d comprenant un nombre variable de plots, ont été écrits sur ces médias discrets. Les conditions de synchronisation requises pour l'écriture des bits ont été analysées le long des pistes. Il est nécessaire dans ce type de média que les impulsions de champ d'écriture coincident parfaitement avec la position géométrique des plots. Ces tests ont révélé “une fenêtre d'écriture” significative d'environ la moitié de la période du bit. Le rapport signal sur bruit (SNR) a été calculé, en évaluant les coefficients de corrélation entre des séquences de bits pseudo-aléatoires écrites périodiquement (PRBS). Nous avons montré que les sources principales de bruit sont les fluctuations de taille des bits, l'amplitude du signal magnétique et le bruit jitter dû au processus de réplication du substrat.
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