Перейти на первую страницу Курсовая работа по курсу «Основы Мехатроники» Компактные устройства хранения информации большой емкости Москва 2000 Выполнил студент группы М5-83 Самохин А.В. Руководитель Стешенко В.Б.

Перейти на первую страницу Общие сведения о проекте Руководитель: H. Jonathon Marnin Телефон: (408) Организация - исполнитель: IBM Almaden Research Center Местоположение: San Jose, California Контактный тел: (520) Веб-страница: Год начала проекта: 1997

Перейти на первую страницу Введение: Альтернативные устройства хранения информации Технология магнитной записи сегодня является преобладающей технологией хранения данных и продолжает быстро развиваться в части увеличения плотности данных. Однако в будущем могут встретиться фундаментальные физические явления, такие как неуcтойчивость битов из-за сверхпарамагнетизма, что ограничивает достижимую плотность данных. В научно-исследовательском центре Almaden (подразделение IBM) сейчас исследуются технологии, которые могут обеспечить плотности данных, намного превосходящие гигабайты на квадратный дюйм, характерные для сегодняшней магнитной записи. Методы, которые использовались в течение последних нескольких лет, включают в себя использование сканирующего туннельного микроскопа, хранение заряда в нитрид-оксид- силиконовых структурах (NOS) и оптическое ЗУ в поле ближней зоны, основанное на твердотельных поглощающих линзах (SIL). Сегодняшние проекты включают носитель с микроскопом AFM и голографический носитель.

Перейти на первую страницу Альтернативные устройства хранения информации Сканирующий туннельный микроскоп (STM) может быстро читать и записывать топологические элементы поверхности атомарного масштаба. Такие плотности эквивалентны миллиону гигабит на квадратный дюйм. Знаменитым примером записи в атомарном масштабе является логотип фирмы IBM, который расшифрован отдельными атомами ксенона с использованием низкотемпературного микроскопа STM. В более обычных условиях при комнатной температуре и атмосферном давлении применяется микроскоп AFM, который обеспечивает средство записи и считывания информации с плотностями Гбит/дюйм 2. Этот метод основан на использовании острого наконечника, смонтированного на микромеханической консоли. Информация записывается термомеханическим способом путем нагрева наконечника, пока он находится в контакте с пластиковой подложкой диска. Комбинация нагрева и давления наконечника вызывает образование небольшого отступа в поверхности пластика. Кроме того данные только для чтения могут быть записаны на мастер-диск с плотностью до 100Гбит/дюйм 2 при использовании процесса фотополимерной прессовки. Обратное чтение данных достигается контролированием движения консоли, когда наконечник перепрыгивает через маленькие отступы на диске.

Перейти на первую страницу Цель проекта: Разработать технику для носителей сверхвысокой плотности. Метод будет основываться на применении микроскопа атомарных сил (AFM), имеющего встроенные датчики для распознавания топографических особенностей. Будут изготовлены высокочастотные консоли со встроенными пьезорезистивными датчиками и острыми концами для обнаружения информационных структур плотностью более 20Гбайт/дюйм 2 Несмотря на то, что запись возможна с использованием термомеханической режстрации в микроскопе AFM, тем не менее основное снимание будет сфокусировано на памяти AFM-ROM. Для производства ROM-диска, будут исследованы способы копирования мастер-диска, причем штрихи масштаба 100 нм будут записываться через микроском AFM или с помощью электронной литографии.

Перейти на первую страницу Последние достижения n Изготовлены пьезорезистивные консольные кронштейны, имеющие плоские режущие кончики и резонансные частоты до 4.6 МГц, и продемонстрировано время механического отклика 90 нсек над вращающимся образцом n Сконструирован компактный механический стенд, в котором образец вращается, а кончик консоли действует в направлении x- z, чтобы позволить отследить нагрузку и трек n Измерены термомеханические помехи консолей в воздухе и вакууме с помощью встроенных пьезорезисторов. n Продемонстрирована безотказная работа образца в течение двух недель n Продемонстрировано использование высокочастотных консолей на вращающемся скопированном 2P образце, причем сделано 1000 E меток и считано назад при частоте 1.0 МГц (ограничение из-за электроники.

Перейти на первую страницу Считывание с носителя информации использующего AFM-микроскопом Ключевым элементом схемы носителя данных с использованием микроскопа AFM является микромеханическая консоль, используемая для чтения и записи данных. Консоли для носителя с AFM сделаны небольшими, чтобы сделать максимальной скорость, с которой они могут прочитать топографию диска. Показанная выше консоль имеет длину 20 мкм и ширину 0.3 мкм. Она имеет механическую резонансную частоту 1.5 МГц, и может считывать топографические данные с диска со скоростью 1.2 Мб/с. Консоль была изготовлена из кремниевого нитрида с использованием полупроводниковой технологии

Перейти на первую страницу Термомеханическая запись с использованием микроскопа AFM Этот узор ямок травления был записан на пластиковой подложке с помощью наконечника микроскопа AFM. Подложка сканировалась по растровому узору, и в выбранных местах через наконечник пульсировал электрический ток, вызывая нагревание наконечника. Тепло от наконечника размягчает подложку, а давление от наконечника вызывает образование отступа. Таким образом можно записать метки менее 0.1 мкм.

Перейти на первую страницу Копирование образа данных высокой плотности В части данных, предназначенных только для чтения, топографические элементы могут быть скопированы легко и недорого с использованием процесса фотополяризации. На рисунке представлены информационные ямки травления при записи данных с плотностью 64 Гбит/дюйм 2. Самый мелкий топологический элемент имеет ширину 0.05 мкм и длину 0.1 мкм. Проходящие вертикально информационные треки разнесены на 0.1 мкм. Даже самые мелкие топологические элементы могут быть скопированы верно.

Перейти на первую страницу Дальнейшее развитие n Оценка способы слежения, чтобы оставаться на заданном информационном треке шириной 1000 E n Проведение аналитических исследований временного интервала для оценки эффективности слежения. n Продолжение исследований общей надежности и износоустойчивости n Внедрение высокочастотной электроники (10 МГц) в компактный механический тестер.

Перейти на первую страницу n n n Использованная информация