Neues Schaltprinzip für schnelle Speichermedien

Festplatte, Hdd, Platter Bildquelle: Alpha six / Flickr
Ein internationales Forscherteam aus Deutschland und den Niederlanden hat neue magnetische Materialien für Datenspeicher entwickelt. Erstmals ermöglichen sie das Schalten von so genannten Spinströmen bei Raumtemperatur in einem senkrechten magnetischen Feld. Das soll die Speicherdichte deutlich erhöhen.
Die neuartigen Schalter könnten zum Beispiel als Leseköpfe in zukünftigen Festplatten dienen. Sie basieren auf dem Konzept der so genannten Austauschfeder-Magnete, die bereits Anfang der 1990er-Jahre vorgeschlagen wurden. 20 Jahre später wurde der Effekt jetzt auch experimentell an einem speziell ausgewählten Schichtsystem nachgewiesen, das besonders empfindliche Eigenschaften für die magnetische Sensorik hat.

Während Ferromagnete uns beispielsweise als Kühlschrankmagnete sehr geläufig sind, sind ferrimagnetische Materialien exotischer. Das bekannteste Beispiel ist Magnetit, das bereits vor über tausend Jahren in China als Kompassnadel Verwendung fand. Ferrimagnete sind aus zwei ineinander verschachtelten Materialien mit unterschiedlichen magnetischen Momenten zusammengesetzt.

Die senkrecht angeordneten magnetischen Domänen der neuartigen Schalter bestehen aus solch ferrimagnetischen Materialien, getrennt durch eine ultradünne Tantal-Schicht. "Das Besondere daran ist die Tatsache, dass nach Herstellung der Schaltpunkt noch nachträglich eingestellt und beliebig häufig verändert werden kann", erklärte Hartmut Zabel vom Lehrstuhl Experimentalphysik/Festkörperphysik der Ruhr-Universität Bochum.

Für die Schalter verwendeten die Forscher intermetallische Verbindungen aus Übergangsmetallen und Seltenen Erden. Eine der beiden Schichten in dem Schalter besteht aus einer GdFe-Legierung, die andere Schicht aus einer DyCo-Legierung. Die erste ist magnetisch weich, die andere magnetisch hart. "Stapelt man die Schichten übereinander, dann hat man beide Eigenschaften wie in einem Damaszener-Messer vereinigt, sowohl die Schärfe wie die Härte", so Zabel.

Bei direktem Kontakt der beiden Schichten verliert die weichmagnetische GdFe-Schicht ihre Eigenschaft und passt sich der hartmagnetischen DyCo-Schicht an. Die weichmagnetischen Eigenschaften sind jedoch notwendig für eine hohe Empfindlichkeit und das Schalten bei bereits geringen magnetischen Feldern. Daher wurde der direkte Kontakt durch Einziehen einer hauchdünnen Tantal-Zwischenschicht verhindert. Festplatte, Hdd, Platter Festplatte, Hdd, Platter Alpha six / Flickr
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