當鐵磁層非常薄的時候，原子中的軌道各向異性得體現，就有可能使得界面各向異性超過形狀各向異性，從而實現了垂直磁各向異性。可以利用該性質套用於垂直磁各向異性磁性隨機存儲器。
基本介紹
- 中文名：垂直磁各向異性
- 外文名：Vertical magnetic anisotropy
- 套用：垂直磁各向異性磁性隨機存儲器
- 所屬學科：自旋電子學
- 原理：鐵磁層非常薄
- 來源：原子中的軌道各向異性
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基本原理
磁晶各向異性與軌道磁矩各向異性的聯繫非常密切，因而軌道磁矩各向異性顯得特別重要。當磁性薄膜比較厚時，軌道磁矩幾乎是各向同性的，因此由於材料的形狀各向異性占主導而使材料表現出面內磁各向異性。而當磁層很薄時，軌道各向異性就很大，使得薄膜易於產生垂直磁各向異性。在材料中兩種相反的力作用於自旋磁矩，其中偶極場使自旋方向轉向面內，而自旋軌道耦合則使自旋轉向軌道磁矩（根據洪特第三法則），即垂直於膜面。
界面軌道磁矩的各向異性與鐵磁層的磁晶各向異性是密切相關的。當鐵磁層非常薄的時候，原子中的軌道各向異性得體現，就有可能使得界面各向異性超過形狀各向異性，從而實現了垂直磁各向異性。
垂直磁記錄
圖給出了垂直磁記錄原理。垂直磁記錄技術對磁記錄的整體結構進行了改良。它的磁頭採用"
”型的單開頭式樣，磁頭的S極跟N極藉助一個額外的“軟磁底層”進行發生作用，而不再直接發生作用。軟磁層位於磁碟記錄介質層下方，起中介輔助的作用，如此磁頭的兩磁極和軟磁層構成了閉合的磁迴路。磁力線變為垂直分布，一個磁極位於磁碟表面與記錄介質相互作用，另一個磁極則位於記錄介質層的深處與軟磁底層互動。
這種結構產生了如下增益。第一，在更高的記錄密度下有更小的退磁場，很好的熱穩定性；第二，磁極讀寫頭軟磁底層的構成可以產生兩倍於環狀讀寫頭的場，因此寫入場是矯頑場的兩倍；第三，可在更厚的垂直記錄介質層中實現快速翻轉；第四，垂直磁記錄介質有很強的單軸取向（更高的信號和信噪比）。在記錄時，硬碟寫頭按照時間脈衝將介質分成一個個記錄位。在記錄1時，寫入電流經過記錄位時將產生正向的磁場，記錄位下方的磁介質單元就會被磁化成相應的正方向。反之亦然。隨面密度提高，磁性品粒的長徑比會逐漸變大，表面退磁因子會變小，從而退磁場會減小，有利於記錄信息的穩定，這也是垂直磁記錄完全取代縱向磁記錄的根本原因。
垂直磁記錄材料
1、高矩形比與適中的飽和磁化強度
高剩餘磁化強度和飽和磁化強度的比值，是滿足足夠大的信噪比和讀出信號的必然要求，當前要求材料的矩形比都要在以上。過高的飽和磁化強度會使讀出信號的信噪比降低；低飽和磁化強度的材料，要得到大的讀出信號，須相對較厚，這就對生長工藝提出了額外的要求，同時增加了寫入信息的困難，並且這樣做也不利於面密度的提高。
2、高矯頑力
矯頑力是磁矩翻轉難易程度的標誌，為了能在熱擾動和雜散場的影響下使得記錄數據保持穩定性，必須要有高矯頑力。
3、適中的居里溫度
考慮到熱輔助的垂直磁記錄方式，磁性材料應該有適中的居里溫度，因為若是磁性材料的居里點過高，那么在該技術適用溫度下（如左右），矯頑力隨溫度的變化微弱，就達不到熱輔助的效果；而若是磁性材料的居里點過低，會使其熱穩定性差，硬碟在使用時會發熱，則記錄信息容品丟失。
