Cerdanyola del Vallès, 4 de diciembre de 2020. La información digital aumenta constantemente año tras año. Para satisfacer esta enorme demanda, las capacidades de almacenamiento de las unidades de disco duro han evolucionado durante las últimas décadas y la búsqueda de nuevos materiales magnéticos atrae el interés mundial, ya que tienen un impacto crucial en la energía, el transporte y el almacenamiento / conversión de datos.
Un material ideal para grabar debe ser magnéticamente duro para almacenar y blando para escribir. La tecnología de grabación magnética asistida por calor (HAMR, por sus siglas en inglés) permite aumentar la cantidad de datos que se pueden almacenar en un dispositivo magnético. Graba la información a alta temperatura con un rayo láser confinado muy por debajo del límite de difracción, <50 nm de ancho, para grabar entorno los 450 ° C con alta anisotropía magnética. Ello les da una gran estabilidad térmica incluso para tamaños de grano de alrededor de 5 nm de diámetro, que son clave para aumentar la densidad de almacenamiento.
Por lo tanto, hay un gran interés en desarrollar imanes alternativos con una gran anisotropía magnetocristalina, una Tc adecuada y una buena conductividad térmica para crear nuevos medios de grabación de películas delgadas.
Una colaboración internacional liderada por equipos del Max Planck Institute (Alemania) y que incluye experimentos en el Trinity College Dublin (Irlanda), el Sincrotrón ALBA (España), el Dresden High Magnetic Field Laboratory (Alemania), IFW y TU Dresden (Alemania) han encontrado un buen socio en los compuestos magnéticos de Heusler basados en rodio (Rh).
Rh2CoSb es un nuevo imán fuerte con gran potencial para la grabación magnética de película delgada. Su anisotropía magnetocristalina de 3,6 MJm-3 se combina con una magnetización de saturación de μ0 Ms = 0,52 T a 2 K (2,2 MJm-3 y 0,44 T a temperatura ambiente). El parámetro de dureza magnética κ de 3,7 a temperatura ambiente es el más alto observado para cualquier imán libre de tierras raras.
Figura 1. (a) Curvas de magnetización a 2 K y 300 K con el campo a lo largo de los ejes a o c. La imagen muestra un patrón de dominios ramificados en la superficie perpendicular al eje c, típico de un material ferromagnético uniaxial fuerte. (b) Anisotropía magnetocristalina calculada a partir de curvas de magnetización a diferentes temperaturas. La línea azul muestra el parámetro de dureza magnética κ a diferentes temperaturas. (c) Comparación del parámetro de dureza magnética κ con otros imanes duros. El plano gris claro marca el umbral κ = 1.
Además de las técnicas de laboratorio convencionales, el uso de la luz de sincrotrón, y en particular la técnica de dicroísmo circular magnético de rayos X blandos (XMCD) en ALBA, se ha utilizado para caracterizar las propiedades magnéticas. Los experimentos XMCD en la línea de luz BOREAS fueron clave para demostrar el origen de tal anisotropía magnetocristalina que favorece este material para la grabación magnética.
La anisotropía está relacionada con un momento orbital de 0,42 µB en Co, que se hibrida con átomos Rh vecinos con una gran interacción espín-órbita. Los momentos de espín y orbital de Rh obtenidos del análisis de la suma son 0,28 µB y 0,020 µB, respectivamente. Utilizando estos momentos, junto con los de Co, el momento magnético total de Rh2CoSb es coherente con la medida magnética de 2,6 µB.
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Figura 2. Espectros XAS y XMCD de Rh2CoSb. A) Co L2,3 y b) Rh L2,3. Los espectros se tomaron a una temperatura de 25 K y un campo de inducción de 6 T. La helicidad del fotón está orientada en paralelo (µ +) en una línea sólida negra o antiparalela (µ−) en una línea sólida roja al campo magnético. El fondo se muestra en la línea de trazos negros con saltos de borde.. |
Además, la conductividad térmica del eje c de 20 Wm-1K-1 a temperatura ambiente es aproximadamente el doble que la del L10 FePt no segregado (11-13 Wm-1K-1) o el A1 FePt (9 Wm-1K-1), que son los materiales que actualmente se usan con la tecnología HAMR. Las propiedades de transporte anisotrópicas, incluida la magnetorresistencia, el efecto Hall anómalo y el efecto Seebeck, son el resultado de la estructura electrónica anisotrópica, que conduce a una movilidad anisotrópica de los portadores de carga. La pronunciada dependencia de la temperatura de la anisotropía que se deriva de su Tc de 450 K, junto con una conductividad térmica alta y anisotrópica de 20 Wm-1K-1, hace que Rh2CoSb sea un candidato para el desarrollo de escritura asistida por calor con una densidad de grabación superior 10 Tb / in-2.
Figura 3. Propiedades de transporte de Rh2CoSb. (a) Resistividad longitudinal a lo largo de c (curva roja) y el eje a (curva azul). (b) y (c) Conductividad térmica a lo largo de los ejes c y a y la contribución del portador de carga (estimada a partir de la ley de Wiedemann-Franz). La parte restante es principalmente la contribución del fonón.
"Todas las características encontradas en este estudio convierten a Rh2CoSb en un candidato para la grabación magnética asistida por calor con una densidad de grabación de más de 10 Tb / in.-2 y una alta velocidad de escritura", concluyen los científicos del estudio.
