Суперпарамагнитный эффект препятствует дальнейшему росту плотности магнитной записи. Для борьбы с ним был предложен ряд методов, одним из которых является использование структурированного носителя (patterned media). В обычном магнитном диске записывающий слой состоит из беспорядочно расположенных зерен ферромагнитного сплава. Для записи бита информации требуются сотни таких зерен, и хотя размер каждого из них достаточно мал, высокая плотность записи не может быть достигнута. А вот если зерна имеют одинаковые размеры и расположены упорядоченно, то каждый из них может выступать в роли бита информации.
Международный коллектив ученых из Испании, Германии, Швейцарии, Швеции и США разработал метод создания магнитных наноточек, заключенных в парамагнитную матрицу.
Для изготовления точек использовался интерметаллид Fe60Al40, магнитные свойства которого сильно зависят от взаимного расположения атомов. В частности, когда атомы в кристаллической структуре упорядочены, это соединение парамагнитно при комнатной температуре. Если же атомы в структуре «перемешаны», оно становится ферромагнитным. Идея работы заключается в создании таких ферромагнитных областей с нарушенной структурой, которые разделены парамагнитным материалом. Для этого исследователи предложили использовать сфокусированные ионные пучки Ga+ или Xe+.
Были успешно изготовлены планарные структуры размером 50 мкм × 50 мкм, состоящие из точек диаметром 40 нм и прямоугольников со сторонами в несколько десятков нанометров. Метод магнитно-силовой микроскопии подтверждает наличие магнитного момента у индивидуальных островков. Что интересно, после обработки ионным пучком поверхность материала остается гладкой. Это может оказаться важным, так как неровности поверхности отрицательно сказываются на функционировании магнитных головок.
Исследования при помощи магнитооптического эффекта Керра (MOKE) показали, что магнитные свойства структур однородны по всей поверхности образцов. Для круглых областей диаметром 40 нм коэрцитивная сила составляет µ0HC = 50 мT, при этом петли гистерезиса обладают высокой степенью прямоугольности (MR/MS = 1). К слову, коэрцитивная сила современных носителей составляет около 300 мТ, т.е. полученные структуры уже могут быть использованы для магнитной записи. В свою очередь, прямоугольная петля гистерезиса обеспечивает высокие значения остаточной намагниченности, что должно исключить ошибки при считывании информации. Отжиг при 800 К позволяет восстановить исходную упорядоченную структуру интерметаллида, т.е. процесс текстурирования можно проводить повторно.
Однако обработка ионныи пучком, когда каждый элемент структуры изготавливается отдельно, не отличается высокой производительностью и поэтому не очень хороша для массового производства. Исследователи показали, что требуемые структуры могут быть изготовлены путем облучения поверхности ионами через полимерные маски. Таким способом удалось создать элементы диаметром менее 100 нм, и их магнитные свойства оказались аналогичны описанным выше.
Работа «Direct Magnetic Patterning due to the Generation of Ferromagnetism by Selective Ion Irradiation of Paramagnetic FeAl Alloys» опубликована в журнале Small.
