Cerdanyola del Vallès, 4 de desembre de 2020. La informació digital augmenta constantment any rere any. Per satisfer aquesta enorme demanda, les capacitats d'emmagatzematge de les unitats de disc dur han evolucionat durant les darreres dècades i la recerca de nous materials magnètics capta l'interès mundial, ja que tenen un impacte crucial en l'energia, el transport i l'emmagatzematge / conversió de dades.
Un material ideal per gravar ha de ser magnèticament dur per emmagatzemar i tou per escriure. La tecnologia de gravació magnètica assistida per calor (HAMR, per les sigles en anglès) permet augmentar la quantitat de dades que es poden emmagatzemar en un dispositiu magnètic. Enregistra la informació a alta temperatura amb un raig làser confinat molt per sota del límit de difracció, <50 nm d'amplada, per gravar al voltant dels 450 ° C amb alta anisotropia magnètica. Això els dóna una gran estabilitat tèrmica fins i tot per mides de gra de 5 nm de diàmetre, que són clau per augmentar la densitat d'emmagatzematge.
Per tant, hi ha un gran interès en desenvolupar imants alternatius amb una gran anisotropia magneto-cristal·lina, un Tc adequada i una bona conductivitat tèrmica per crear nous mitjans de gravació de pel·lícules primes.
Una col·laboració internacional liderada per equips del Max Planck Institute (Alemanya) i que inclou experiments al Trinity College Dublin (Irlanda), el Sincrotró ALBA (Espanya), el Dresden High Magnetic Field Laboratory (Alemanya), IFW i TU Dresden (Alemanya) ha trobat un bon aliat en els compostos magnètics d'Heusler basats en Rh.
Rh2CoSb és un nou imant fort amb gran potencial per a la gravació magnètica de pel·lícula prima. La seva anisotropia magneto-cristal·lina de 3,6 MJM-3 es combina amb una magnetització de saturació de μ0 Ms = 0,52 T a 2 K (2,2 MJM-3 i 0,44 T a temperatura ambient). El paràmetre de duresa magnètica κ de 3,7 a temperatura ambient és el més alt observat per a qualsevol imant lliure de terres rares.
Figura 1. (a) Corbes de magnetització a 2 K i 300 K amb el camp al llarg dels eixos a o c. La imatge mostra un patró de dominis ramificats en la superfície perpendicular a l'eix c, típic d'un material ferromagnètic uniaxial fort. (B) Anisotropia magneto-cristal·lina calculada a partir de corbes de magnetització a diferents temperatures. La línia blava mostra el paràmetre de duresa magnètica κ a diferents temperatures. (C) Comparació del paràmetre de duresa magnètica κ amb altres imants durs. El pla gris clar marca el llindar κ = 1.
A més de les tècniques de laboratori convencionals, l'ús de la llum de sincrotró, i en particular la tècnica de dicroisme circular magnètic de raigs X tous (XMCD) de l'ALBA, s'ha utilitzat per caracteritzar les propietats magnètiques. Els experiments XMCD a la línia de llum BOREAS van ser clau per demostrar l'origen de tal anisotropia magneto-cristal·lina que afavoreix aquest material per a la gravació magnètica.
L'anisotropia està relacionada amb un moment orbital de 0,42 μB en Co, que s'hibrida amb àtoms Rh veïns amb una gran interacció spin-òrbita. Els moments de spin i orbital de Rh obtinguts de l'anàlisi de la suma són 0,28 μB i 0,020 μB, respectivament. Utilitzant aquests moments, juntament amb els de Co, el moment magnètic total de Rh2CoSb és coherent amb la mesura magnètica de 2,6 μB.
 |
Figura 2.Espectres XAS i XMCD de Rh2CoSb. (a) Co L2,3 i (b) Rh L2,3. Els espectres es van prendre a una temperatura de 25 K i un camp d'inducció de 6 T. L'helicitat del fotó està orientada en paral·lel (μ +) en una línia sòlida negra o antiparalel·la (μ-) en una línia sòlida vermella a el camp magnètic. El fons es mostra a la línia de traços negres amb salts de vora.
|
A més, la conductivitat tèrmica de l'eix c de 20 Wm-1K-1 a temperatura ambient és aproximadament el doble que la de l'L10 FePt no segregat (11-13 Wm-1K-1) o l'A1 FePt (9 Wm-1K-1), que són els materials que actualment es fan servir amb la tecnologia HAMR. Les propietats de transport anisotròpiques, inclosa la magnetoresistència, l'efecte Hall anòmal i l'efecte Seebeck, són el resultat de l'estructura electrònica anisotròpica, que condueix a una mobilitat anisotròpica dels portadors de càrrega. La pronunciada dependència de la temperatura de l'anisotropia que es deriva de la seva Tc de 450 K, juntament amb una conductivitat tèrmica alta i anisotròpica de 20 Wm-1K-1, fa que Rh2CoSb sigui un candidat per al desenvolupament d'escriptura assistida per calor amb una densitat de gravació superior 10 Tb / in-2.
Figura 3. Propietats de transport de Rh2CoSb. (a) Resistivitat longitudinal al llarg de c (corba vermella) i l'eix a (corba blava). (b) i (c) Conductivitat tèrmica al llarg dels eixos c i a i la contribució del portador de càrrega (estimada a partir de la llei de Wiedemann-Franz). La part restant és principalment la contribució del fonó.
"Totes les característiques trobades en aquest estudi converteixen Rh2CoSb en un candidat per a la gravació magnètica assistida per calor amb una densitat de gravació de més de 10 Tb / in. -2 i una alta velocitat d'escriptura", conclouen els científics de l'estudi.
