基于FePt ECC介质增强HAMR性能的先进记录系统多尺度模型

《Scientific Reports》：Multiscale model of advanced recording system for enhancement of HAMR performance by FePt-based ECC media

　　

摘要

热辅助磁性记录（HAMR）是一种新型高密度磁记录技术，通过在写入过程中利用热辅助来实现超越4 Tb/in2的超高面密度。优化写入过程和磁性介质特性是实现这一潜力的关键。在本工作中，我们开发了一种基于朗道-利弗席兹-布洛赫（LLB）运动方程的多尺度方法，并使用原子尺度计算对其进行参数化。原子模拟提供了LLB方程所需的温度相关输入量。这种多尺度方法能够在接近居里点的温度下准确描述磁化动力学的物理机制，同时克服了在处理大尺寸系统时原子模型的计算局限性。在本工作中，利用该模型研究了一种替代性的交换耦合复合（ECC）介质结构，该结构由硬FePt相和软Fe类材料组成，后者具有比FePt更高的居里温度（\(T_{\textrm{c}}\)），旨在增强HAMR性能。ECC系统的优势在于能够通过降低激光脉冲的最高温度（\(T_\textrm{max}\)）来实现磁化翻转。使用集成了原子尺度和微磁学模拟的多尺度模型，本研究考察了记录过程中的磁化翻转行为。为了进行比较，模拟了由单晶高各向异性FePt组成的颗粒薄膜和ECC结构，以研究写入过程的翻转概率（\(P_{SW}\)）。我们发现，ECC结构导致翻转概率的提升。具体而言，与FePt介质相比，ECC介质在最高温度和脉冲持续时间降低10%的情况下，获得了超过90%的\(P_{SW}\)。所提出的ECC结构显著提高了HAMR的写入效率，优于目前的FePt介质，并为下一代高密度记录提供了一条可行途径。