Title (deu): Elliptische Schreibkopfform für schnellere Schreibgeschwindigkeit in Festplatten

Author: Kovacs, A. (Alexander)

Description (deu): St. Pölten, FH-Stg. Industrial Simulation, Master Thesis, 2012

Description (deu): Hohe Datenraten sind für zukünftige magnetische Speicher essentiell. Während Körner des Speichermediums in ca. 100ps (und schneller) umgepolt werden können, ist die Schreibgeschwindigkeit durch Domänenwandgeschwindigkeiten im Schreibkopf limitiert. Mit aktuellen Designs werden maximale Schreibfrequenzen von 2GHz bis 3GHz erreicht. In folgender Arbeit wird gezeigt, dass die Nutzung von präzessionaler Umpolstrategie die Schreibzyklen fast verzehnfacht werden können.Während des Schreibprozesses wird der Schreibkopf energiegeladen. Eine Spule erzeugt die Magnetisierung des Schreibkopfes. Ändert sich die Stromrichtung in der Spule, wird der Schreibkopf umgepolt. In dieser Arbeit wird eine Schreibkopfform gezeigt, die quasi-homogenes Umpolen ermöglicht. Dieser magnetische Zustand kann mittels perpendikularem Feldimpuls umgekehrt werden. Dieser magnetische Feldimpuls erzeugt auschließlich ein Drehmoment der Magnetisierung und pumpt keine zusätzliche Energie in das System. Nach dem Umpolprozess wird die Magnetisierung mittels planarem Feldimpuls stabilisiert. Es wird eine Mikromagnetismus-Software mit einem numerischen Optimierungsalgorithmus kombiniert um die optimale Form des Schreibkopfes zu berechnen. Die Umpolzeit des Schreibkopfes wird minimiert. Simulationen zeigen dass eine elliptisch geformte Scheibe mit Länge 650nm, Breite 430nm und einer Dicke von 100nm innerhalb von 40ps umgepolt wird.

Description (eng): High data rates are essential for future magnetic data storage. Whereas media grains can be switching within 100 picoseconds and below, the maximum frequency of the write field is limited today by domain processes in the write head. With current designs of magnetic write heads the maximum write frequencies reaches 2 GHz to 3 GHz. In this work we show that the use of precessional switching may increase the write frequency by a factor of 10. During writing a bit the writer is energized. The magnetization obtains a high energy state which is supported by the coil field. Switching the coil current polarity changes the coil field. The domain configuration in the main pole of the writer is modified and the write field reverses its direction. Here we propose a main pole shape that supports a quasi-uniform magnetization when the write head is switched on. This magnetization configuration can be reversed by applying a field pulse perpendicular to the plane of the main pole. This field provides a torque only and does not increase the total energy of the system. The magnetization remains quasi-uniform during switching. After switching an in plane field that stabilized switched magnetization is applied. We apply micromagnetics combined with numerical optimization techniques, in order to optimize the switching of the main pole. Pulse duration and the main pole shape are free parameters in the optimization process. They are varied by the optimization software so that the switching time is minimal. The simulations show that an ellipsoidal shaped disk with a long axis of 650 nm, a short axis of 430 nm and a thickness of 100 nm can be switched within 40 picoseconds.

Object languages: German

Date: 2012

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Classification: Festplatte

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