磁光存储及其介质的研究

1、第 24 卷第 3 期2 0 0 4 年 6 月咸宁学院学报vol . 24 ,no . 3journal of xianning college j un . 2004 文章编号 :1006 - 5342 (2004) 03 - 0068 - 02磁光存储及其介质的研究熊钢(咸宁学院 信息工程学院 ,湖北 咸宁 437005)摘 要 :简要讨论了磁光存储的原理 ,论述了磁光存储介质的共性及其实用化所必须具备的性能 ,对磁光存储技术的发展作了展望 1关键词 :磁光存储 ;磁光存储介质中图分类号 :o44116文献标识码 :a0引言在光辐射情况下 ,物质磁性会发生变化的现象 称为光磁效应 ,也称

2、光诱导磁效应 ,1967 年第一次 报道在 si : yig 中观察到光磁效应1 ; 之后又在其 它许多材料中陆续发现 11973 年 chaudhari 2 首次采用 gdco 薄膜进行磁光记录 ,开始了采用非晶材料作为磁光记录介质的研究 ,磁光存储技术随之产 生 1 建立在磁光效应基础上的磁光存储技术兼有磁存储和光存储优点 ,使信息存储的高密度 、大容量 、高可靠性的目标得以实现 ,因此磁光存储技术 一直是科学界非常活跃的研究领域.1磁光存储原理磁光存储 ,用一束强激光聚焦到磁光记录介质 薄膜上 ,热磁写入和擦除信息 ,利用磁光克尔效应 读出信息.1 . 1写入原理 磁光记录是通过一束激光

3、聚焦在特定的磁光记录介质薄膜上实现的. 写入信息时 ,记录介质处在特定的外加磁场中. 由于磁光介质有良好的垂直 膜面各向异性 ,在一定的条件下 ,该介质中磁畴的磁化方向可以与外加磁场方向一致或相反. 这样 , 利用介质局部磁化方向的正 、反即可代表“0”和“1” 两种信息. 写入分两种 ,即居里点写入和补偿点写入 .信息写入前 ,以一定强度的磁场 h0 对垂直磁 化介质进行磁化 ,使各磁畴单元具有相同的磁化方 向 ,磁光读写头的脉冲激光聚焦于介质表面 ( 通常 激光束斑直径约 1m) ,被照部分温度升高 ,当温度达到 tc 时 , 被照的部分为顺磁状态 , 磁化强度 ms为 0 ,通过读写头中

4、线圈加一反偏场 ( 约 300oe ,远小于矫顽力) ,使之反向磁化 ,如图 1 ( a) 3 所示. 设初始磁化方向存入的信息为“1”,则被照部分相反 磁化方向存入信息为“0”,实现了信息的写入.补偿点写入方式的原理是4 :亚铁磁性物质在某一温度处 (居里点以下) 饱和磁化强度为零 ,而由 于其矫顽力与其饱和磁化强度成反比 ,在此温度处 附近矫顽力有急剧变化. 这一温度被叫做这种介质的补偿点 (或补偿温度) . 由于矫顽力较大 ,在补偿点附近又有急剧变化 ,当材料的某一局部因受激光 照射而升温时 ,受热区域的矫顽力会显著下降 ,以 致在周围退磁场和外加磁场的作用下 ,磁畴可发生反转 ,效果与

5、居里点写入是相同的. 介质中磁畴的正反同样受外加磁场的控制 , 可代表“0”和“1”信 息 .1 . 2读出原理 从磁光盘读取信息利用了磁光克尔效应 ,这里是极向磁光克尔效应. 如图 1 ( b) 3 所示 ,一束线偏 振激光照射到已记录信息的磁光介质上 ,反射光偏振面相对入射光偏振面旋转一定的角度 ,这个转角称为磁光克尔转角, 它与介质的磁化有关 . 对于 一个已写入信息的磁光介质来说 ,磁畴局部磁矩取 向不同 ,反向光偏振面的偏振旋转方向就不同. 这样出射光再现了记录的信息“1”和“0”,随着激光束的扫描 ,通过光电转换器 ,将出射光变成电信号 ,就 完成了读出过程3 .2 磁光存储介质2

6、 . 1磁光存储介质的共性 不同光磁材料有一些共同的特性 : 首先 ,对于大多数光磁现象 ,磁性离子 ,即激活中心 ,可以处于 物质中的不同价态. 在这些材料中 ,光吸收可以导两种情况 ,一种是 ( 磁性) 对称性发生变化的情形 ,另一种是 (磁性) 对称性不发生变化的情形 . 在各向 异性条件下光照物体时 ,例如 ,用线偏振光照射 ,或 者当磁场加到物体的任意一个方向上并同时用非 偏振光照射时 ,对称性可能会发生变化 ,此时可以观察到光诱导单轴各向异性 、磁化强度换向等现果可以使激活中心移动到其它位置上 ,或者引活中心浓度的变化 ,最终可以导致材料物理性 变化5 .其次 ,在光诱导过程中 ,

7、光诱导电荷转移始终 平衡处于竞争状态. 光诱导电荷转移和热平衡以造成一个或多个方向上的电荷分布的变化 ,诱导电荷转移还可以增强或者加速自发变化.第三 ,在磁性石榴石和 ni gaas 等磁性半导体象 . 光照过程中 ,有些光磁材料的磁导率 、矫顽力 、畴壁 、磁滞回线和有关性质会发生变化或移动 ,这些属于对称性不变化的情形5 ,6 .磁盘写入噪音 (没有或小的晶粒) ; ( 5) 足够高的读写循环次数 ( > 1 ×106 次) ; 良好的抗氧化性 ,耐腐 蚀性及长期稳定性 ; (6) 居里温度在 400600 k 之 间 ,补偿温度在室温左右.目前已研究过的各种不同的光磁记录

8、材料的实用的磁光存储介质必须具备的条件根据磁光记录原理 ,对实用的磁光存储介质性要求7 : (1) 有显著的垂直膜面的磁各向异性 ,向异性能要大于垂直磁化时的退磁能 ; ( 2) 大 光记录灵敏度 ( 降低激光记录功率) ; ( 3) 大的效应 (大的克尔角或大的法拉弟角) ; ( 4) 低的主要特性见表 18.表 1典型磁光记录材料的特性矫顽力105 (a/ m) - 1沉积方式退火温度居里温度克尔角o/ nm材料晶体结构真空蒸读真空 蒸读 溅射 溅射真空 蒸读 热分解mnbihexagonal30036020. 6/ 633mncubicubic400180120. 43/ 830ptco

9、tbfecotetragonalamorphous600rt40015025040. 2/ 830pt/ cocubicrt25030010. 36/ 410bdyl ggarnet50060025021/ 633co - ferrite spinel 热分解300600 0. 9 结语以及实现与 cd - r 、cd - r/ w、dvd - ram 等多种媒体的兼容 ,降低成本 ,扩大其应用领域.磁光存储技术作为一种新的记录技术 ,是磁记术和光记录技术相结合的产物. 磁光盘作为计 可移动记录媒体的后起之秀 ,随着其存储容量度增大 ,数据传输速度的加快 ,加上可靠性高 、信息时间长等优点 ,

10、必将成为各种记录媒体的 者.磁光存储技术今后的发展方向仍是不断扩大 存储容量 、提高信息的传输速度及处理速度 ,参考文献 :1 刘湘林等. 磁光材料与磁光器件 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 -(下转第 99 页)optical recording in co/ pd第 3 期张光学 ,尹玉姬 ,姚康德可注射网状骨替代材料的研究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 .参考文献 :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 页)multilayersj . appl . phys. , 1991 , 70 (4) : 2 2642271.5刘公强 ,蔡金华 . 光磁效应研究的新进展 j . 物理学进展 , 2002 ,22 (3) :350357.6刘公强 ,乐志强 ,沈德芳. 磁光学 m .出版社 , 20011309338.上海 : 上海科学3 陈国庆 , 吴 亚 敏 . 磁 光 盘 的 物 理 原 理 j .2000 ,10 (3)

17、:3234.工 科 物 理 ,7马平平 . ptcu/ co 多层膜的结构 、磁性和磁光特性的研究d . 北京 :首都师范大学出版社 ,1996.李峰 ,霍国强 ,刘兴民等. 磁光记录新材料 j . 现代电 子技术 ,2003 ,153 (10) :4143.4 马廷钧. 磁光效 应 与 磁 光 存 储 j . 大 学 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