晶格介质的制造技术

晶格介质记录的原理非常简单，但实现却并不容易。在存储密度为100Gbit/平方英寸的时候，两个单畴磁岛的中心距离是86nm；如果把存储密度提高到1Tbit/平方英寸，两个单畴磁岛的中心距离将会缩短到27nm；想要实现10Tbit/平方英寸的存储密度的话，这个距离将仅仅是9nm！幸运的是，经过数十年的发展，光刻技术已经有能力在盘片上制造出如此精细的磁岛，这需要两大技术：电子束刻蚀技术和纳米刻印复制技术。

电子束刻蚀技术用来制造用于纳米刻印复制的模板。在透明的模板基板上涂有一层电子束固化光刻胶，使用比电子工业更加精细的电子曝光机可以在其上生成直径20nm的曝光(固化)点，洗去未固化的电子束光刻胶后，采用等离子体蚀刻技术就可以得到带有精细的洞穴网格结构的模板。

使用纳米刻印复制技术可以将模板的图样翻版到硬盘盘片的基板上。在盘片基板上涂有一层很薄的液态纳米刻印光刻胶，把模板翻转覆盖到基板上，使之压入光刻胶层，用紫外光照射，紫外光透过透明的模板使光刻胶固化，撤去模板后再使用等离子体刻蚀盘片基板，就能够得到复制的图样。最后一步工序是在刻蚀好的盘片基板上采用金属沉积技术生成磁记录层，凸起的部分就是单个的“磁岛”。

晶格介质记录技术的应用前景

在晶格介质记录技术中，记录单元“磁岛”是最为重要的。为了保证有足够的记录密度和数据稳定性，磁岛必须是单畴的磁性粒子，在磁变换过程中，磁岛要如同一个单元一样改变取向，当被写入数据以后，整个磁岛必须保持单畴，这样数据才不会丢失。因此晶格介质技术的应用不但要在晶格介质盘片制造技术上取得突破，还需要磁头技术、伺服晶格的制造和应用技术的配合。尽管还需要进行大量的实用化研究，但晶格介质记录技术无疑是目前最有希望在垂直记录模式之后应用的下一代记录技术。

热辅助磁记录技术：

向更高的存储密度前进

前文中已经指出，提高存储密度的根本办法就是减小记录单元的尺寸。垂直记录技术采用巧妙的方法，减小磁单元在磁盘表面的表面积；晶格介质记录技术则通过单畴磁岛的形成减小了写入单位的尺度，都达到了“ 减肥”的目的。如果能够采用高矫顽力的磁介质，磁性粒子的尺度还将进一步减小。目前采用的记录介质是CoPtCrX(钴-铂-铬与其他元素的合金)，Ku值为0.2X107erg/cc，磁性粒子的直径大约为8nm，如果采用高矫顽力的磁介质，如Ku值为7X107erg/cc的FePt(铁铂合金)、Ku值为4.6X107erg/cc的NdFeB(钕铁硼合金)或者Ku值为11~20X107erg/cc的CoSm(钴钐合金)，磁性粒子的直径可以减小到2nm。但是高矫顽力的磁介质在写入时需要很强的磁场，这种强磁场的写入磁头制造困难，同时也会对相邻区域的数据稳定性构成威胁。因此，采用高矫顽力的磁性材料需要全新的记录方法，这就是热辅助磁记录技术。

热辅助磁记录技术采用了激光作为辅助写入介质，在写入时使用激光照射写入点，利用产生的热能辅助磁头写入，这样写入磁头不需要太强的磁场。数据存储和读取的操作则在常温下进行，由于采用了高矫顽力的记录介质，磁盘的存储密度和数据的稳定性都将大幅度提高。热辅助磁记录技术采用的激光是一个难题，如果要达到1Tbit/平方英寸的存储密度，那么每个bit所占用的面积将是25nm2，这样小的面积需要相应的细光束，普通激光很难做到。目前流行的解决办法是采用近场光，2005年4月夏普已经报道了一种采用近场光的热辅助记录磁头，它仅有1mm×1mm大小，结构也非常简单。

预计热辅助磁记录技术可以将存储密度提高到5Tbit/平方英寸，这个值是传统垂直记录技术的存储密度极限的10倍。然而，存储密度的提高似乎还远远没有到尽头。通过对高矫顽力存储介质的优化，科学家们仍然能够找到进一步提高存储密度的方法。比如希捷公司的研究人员报道的自取向磁阵列(SOMA)技术，采用五羰基铁和二乙酰丙酮合铂制备自取向的FePt磁介质阵列。该技术和热辅助磁记录技术结合，可以获得50Tbit/平方英寸的超高存储密度，简直令人瞠目结舌。但这还不算终极的记录方式，采用修饰的碳纳米管和特殊分子的磁记录方式也在文献中有大量报道，理论上它可以将存储密度提高到一个比特对应单分子的水平，这几乎可以算作目前能够达到的极限存储密度，不过该技术目前还停留在基础研究阶段，预计到2020年以后才能投入实用化。