由于成本优势明显,尽管有固态硬盘的竞争,硬盘仍然是最受欢迎的数据存储媒体。仅在2019年第三季度,全球估计就有8300万台硬盘驱动器出货。在需求的推动下,下一代数据存储技术的全球市场预计将从2019年开始以12.5%的年复合增长率增长,到2025年达到1150亿美元。然而,该行业需要跟上用户对越来越大的存储密度的需求。硬盘驱动器的存储密度可以通过减少磁间距(即磁读头和磁层之间的距离)来部分提高。由于磁间距的一个重要贡献因素是防腐层,减少这层的厚度将使磁介质具有更高的存储密度。石墨烯可能是已知的最薄的材料,实际上是不可穿透的,这使它成为腐蚀保护层的理想选择。但是,传统的石墨烯沉积方法是在800℃至1000℃的温度下进行的,因此不可能将石墨烯直接纳入硬盘,因为高热会对底层磁层的磁性产生负面影响。
新加坡国立大学的这项发明涉及一种制造磁性数据存储介质的腐蚀保护层的方法。腐蚀保护层包括二维材料,如石墨烯、氮化硼(BN),或其组合。该方法允许腐蚀保护层在低于300℃的温度下直接生长在磁性介质上,这比传统的800℃至1000℃的温度低很多。如此低的温度将确保底层磁层的磁性能不会受到影响。腐蚀保护层是使用基于激光的化学气相沉积工艺形成的,方法是将携带碳的气体(如甲烷)注入含有磁性记录介质的腔室,分解气体并将分解后的成分之一沉积在磁性层上形成腐蚀保护层。该气体是利用波长为190-400纳米的脉冲激光束的光能进行分解。这种在300°C或以下的低温下对气体的键进行的光解与传统的在更高温度下发生的含碳气体的热解不同。创建的腐蚀保护层是超薄的(1.2纳米),使磁性硬盘具有更高的面积密度。图:磁性数据存储光盘的示意图,其中包含一个绝缘体层和磁性层上面的石墨烯覆盖层
减少能源消耗,因为与热解过程相比,光解过程需要的能量更少
超薄的腐蚀保护层(1.2纳米),可实现更高的数据储存密度
300摄氏度以下的低加工温度使腐蚀保护层可以直接沉积在磁性介质上而不影响其磁性
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