ナノ磁石を積み上げて磁気記録を高密度化

ＮＩＭＳ、Ｓｅａｇａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（米国メーカー）、東北大学の研究グループは、データセンターの記録装置として用いられるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）において、磁気記録媒体を３次元化することで多値記録が可能であることを実証しました。ＩｏＴやＤＸに伴う記録媒体容量拡大の需要が高まる中、この実証は重要な意味を持ちます。

現在、ＨＤＤは垂直磁気記録方式が用いられており、記録密度を現在の１．５テラビット毎平方インチ（Ｔｂｉｔ／ｉｎ^２）よりも飛躍的に増やすことができる磁気異方性の高い鉄白金（ＦｅＰｔ）を用いた熱アシスト磁気記録方式（Ｈｅａｔ－Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ、ＨＡＭＲ）が、Ｓｅａｇａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社により実用化されています。しかし、このＨＡＭＲでさえ１０ Ｔｂｉｔ／ｉｎ^２を超える超高密度磁気記録は困難とされています。そのため、１０ Ｔｂｉｔ／ｉｎ^２級の超高密度磁気記録には、新しい原理の磁気記録方式が望まれています。

そこで当研究グループは３次元磁気記録法を提案しました。この方式は、従来の２次元記録層とは異なり、記録層を３次元的に積層することで記録密度を大幅に増加させます。現在のＨＡＭＲ媒体は、非磁性の非晶質炭素マトリックス中に数ナノメートルの粒子状ＦｅＰｔを均一に分散させた２次元記録層からなります。この研究では、同様に非晶質炭素中に分散したルテニウム（Ｒｕ）粒子をスペーサーとすることで、格子整合したＦｅＰｔ／Ｒｕ／ＦｅＰｔの単一粒子を作製し、上下のＦｅＰｔを独立なものとして、ＦｅＰｔの記録層を３次元的に配置しました。その結果、上下のＦｅＰｔ層がそれぞれ異なる磁化反転とキュリー点を示しました。これは、書き込みレーザーの出力の調整により３次元多値記録が可能であることを意味しています。

今後、ＦｅＰｔ粒子のダウンサイジング、上部ＦｅＰｔ層の配向および磁気異方性の改善、ＦｅＰｔ層のさらなる多層化を進め、高密度ＨＤＤとして実用化に適した媒体構造の実現を目指します。

本研究は、ＮＩＭＳ 磁性・スピントロニクス材料研究センターのＰ． Ｔｏｚｍａｎ 特別研究員、高橋 有紀子 グループリーダー、Ｓｅａｇａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社のＴｈｏｍａｓ Ｃｈａｎｇ 研究員、東北大学のＳｉｍｏｎ Ｇｒｅａｖｅｓ 教授によって行われました。

本研究成果は、現地時間２０２４年３月２４日付で学術誌「Ａｃｔａ Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ」誌にオンライン掲載されました。