हार्ड ड्राइव और स्पिंट्रोनिक्स

परिचय

अधिकांश लोगों के विचारों के अनुसार, सभी आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स विद्युत प्रवाह के उपयोग पर आधारित हैं, अर्थात। इलेक्ट्रॉनों की दिशात्मक गति, अच्छी तरह से, या प्रभार स्थानांतरण। किसी भी माइक्रोक्रेसीट में, इलेक्ट्रॉनों का एक विशाल गुच्छा हमारे अच्छे के लिए काम करता है। वे संकेत ले जाते हैं, वे अपनी स्मृति में संग्रहीत करते हैं कीमती शून्य और हमारे लिए, सभी काम करते हैं ताकि हमारा जीवन सुविधाजनक और सरल हो। लेकिन चार्ज ट्रांसफर के अलावा, इलेक्ट्रॉनों के पास एक और महत्वपूर्ण संपत्ति है - स्पिन। और यह संपत्ति शायद और मुख्य के साथ स्पिंट्रोन का शोषण करती है।

स्प्रिंट्रोनिक्स क्या है?

Spintronics उपकरणों के निर्माण पर केंद्रित एक वैज्ञानिक और तकनीकी दिशा है जिसमें जानकारी के भौतिक प्रतिनिधित्व के लिए इलेक्ट्रॉन चार्ज के अलावा इसके स्पिन का उपयोग किया जाता है। स्पिनट्रॉनिक्स एक स्थापित शब्द है, लेकिन इसकी अलग-अलग व्याख्याएं हैं: स्पिन परिवहन इलेक्ट्रॉनिक्स, स्पिन-आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स, या सिर्फ स्पिन-इलेक्ट्रॉनिक्स।
पहली बार, "स्पिंट्रॉनिक्स" शब्द का उपयोग बेल प्रयोगशालाओं (हाँ, उन्हीं बेल लैब्स) और येल विश्वविद्यालय के एक वैज्ञानिक द्वारा 30 जुलाई, 1998 को संयुक्त रिपोर्ट में किया गया था। जानकारी के बिट्स को संग्रहीत करने के लिए एकल परमाणुओं का उपयोग करने के लिए पहली बार विचार किया गया था, और बिट्स को स्वयं इलेक्ट्रॉन स्पिन के रूप में संग्रहीत किया जाना चाहिए।

हर जगह मैं यहाँ कहता हूँ, स्पिन और स्पिन, लेकिन यह क्या है?


स्पिन (अंग्रेजी स्पिन से - रोटेशन, स्पिनिंग) एक इलेक्ट्रॉन की गति का आंतरिक क्षण है जो अंतरिक्ष में इसकी गति से संबंधित नहीं है। थोड़ा सरल करते हुए, स्पिन को अपनी धुरी के चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन के रोटेशन के रूप में दर्शाया जा सकता है।

कुछ गणित और भौतिकी को याद करें।
एक कण की शास्त्रीय भौतिकी में, संवेग के यांत्रिक क्षण (या जैसा कि वे कहते हैं, गति के क्षण में) बराबर है:

r कण का त्रिज्या वेक्टर है;
पी कण गति वेक्टर है।

पी = 0 के लिए , एक शास्त्रीय कण का कोणीय गति एम = 0 है । एक इलेक्ट्रॉन के लिए, पी = 0, एम electron 0 के लिए।
इलेक्ट्रॉन पर स्पिन दो मान ले सकती है:

अंजीर। 1. इलेक्ट्रॉन घूमता है

सामान्य तौर पर, स्पिन को h (प्लैंक स्थिर) की इकाइयों में मापा जाता है, और वे कहते हैं कि स्पिन है । स्पिन इलेक्ट्रॉन के आंतरिक चुंबकीय क्षण के साथ जुड़ा हुआ है।

मुझे लगता है कि ऊपर दिए गए कुछ गणितीय संकेत कुछ पाठकों को पीड़ा देने के लिए पर्याप्त हैं। और यदि ऐसा है, तो हम अब सूत्र का उपयोग नहीं करेंगे।

शास्त्रीय आवेशों के विपरीत, जो केवल एक चुंबकीय क्षण का निर्माण करते हैं जब उनका वर्तमान होता है (जैसे, उदाहरण के लिए, एक सोलनॉइड में), एक इलेक्ट्रॉन में शून्य गति पर एक चुंबकीय क्षण होता है। न केवल इलेक्ट्रॉनों में एक चुंबकीय स्पिन होता है, बल्कि कुछ अन्य प्राथमिक कण, साथ ही कुछ परमाणुओं के नाभिक भी होते हैं।

Spintronic प्रभाव फेरिमैग्नेटिक सामग्रियों के गुणों का उपयोग करते हैं। ये एक चुंबकीय क्षण (उदाहरण के लिए, Fe - लोहा, सह - कोबाल्ट, नी - निकल) के साथ परमाणुओं वाली सामग्री हैं, और एक निश्चित महत्वपूर्ण तापमान (क्यूरी तापमान) से नीचे के तापमान पर, परमाणुओं के चुंबकीय क्षण एक दूसरे के सापेक्ष आदेशित होते हैं। Spins के समानांतर व्यवस्था के साथ, सामग्री को फेरोमैग्नेट्स कहा जाता है, और एंटीपैरल, एंटीफेरोमैग्नेट्स के साथ।

1989 में, फेरोमैग्नेटिक और गैर-चुंबकीय परतों वाली संरचनाओं की जांच की गई। उनकी चालकता का अध्ययन किया गया था। आकृति पर एक नज़र डालें:


अंजीर। २। तीन-परत फेरोमैग्नेटिक संरचना

जैसा कि आकृति से देखा जा सकता है, दोनों संरचनाओं में तीन परतें होती हैं: फेरोमैग्नेटिक - संरचना के किनारों से और बीच में एक गैर-चुंबकीय परत। ऐसी संरचनाओं का एक वास्तविक उदाहरण Fe-Cr-Fe (लौह-क्रोमियम-लोहा) या Co-Cu-Co (कोबाल्ट-कॉपर-कोबाल्ट) हो सकता है। इसके अलावा, गैर-चुंबकीय परत की चौड़ाई 1 एनएम के क्रम की है, या बल्कि, परत की चौड़ाई इलेक्ट्रॉन के औसत मुक्त पथ से कम होनी चाहिए, ताकि इसकी गति, इलेक्ट्रॉन के दौरान स्पिन के बिखरने और नुकसान न हो। ऐसी संरचना में चालकता केवल तभी उत्पन्न होती है जब चरम परतों के चुंबकत्व अप्रत्यक्ष होते हैं, जैसा कि सही आंकड़े में देखा जा सकता है। अन्यथा, हमें एक "धातु इन्सुलेटर" मिलता है।

और यह एचडीडी से कैसे संबंधित है?

मैं यह विश्वास करने की हिम्मत करता हूं कि जो कोई भी इस जगह तक पढ़ा है, उसे यह बताने की जरूरत नहीं है कि हार्ड ड्राइव क्या है। तो ऊपर वर्णित सभी हॉरर हार्ड ड्राइव पर कैसे लागू होता है? ऊपर दिखाए गए सिद्धांतों का उपयोग करते हुए, जानकारी हमारे हार्ड ड्राइव पर दर्ज की गई है। एक एचडीडी को टुकड़ों में विभाजित करने की कल्पना करें ताकि केवल रिकॉर्डिंग / रीडिंग हेड और डेटा के साथ पैनकेक को छोड़ दिया जाए। लगभग चित्र में जैसा है। कलाकार मुझसे भयभीत है, इसलिए मैं सब कुछ योजनाबद्ध तरीके से करता हूं।


चित्र 3। HDD

रुचि केवल लेख के भीतर रिकॉर्डिंग / रीडिंग हेड है। मैंने विशेष रूप से इसे पीले रंग से पेंट किया है (जैसा कि पेटका और वसीली इवानोविच के साथ उस उत्सुकता में)। सामान्य तौर पर, यह सिर में एक उपकरण नहीं है, लेकिन दो के रूप में कई: रिकॉर्डिंग भाग और रीडिंग भाग। पढ़ने वाले हिस्से पर करीब से नज़र डालें:


चित्र 4। मुखिया पढ़ें

जैसा कि आप देख सकते हैं, सिर में चार परतें होती हैं: लोहा, तांबा, कोबाल्ट, और एंटीफेरोमैग्नेट एएफएम। AFM शब्द, या जैसा कि यह भी कहा जाता है, एक विनिमय परत, दूसरी परत के चुंबकीय क्षेत्र को ठीक करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। दूसरी परत को फिक्सिंग कहा जाता है और हमारे देश में यह कोबाल्ट से बना है। इसमें चुंबकीय क्षेत्र को हमेशा एक दिशा में निर्देशित किया जाता है। तीसरी परत प्रवाहकीय है, आमतौर पर तांबे से बना है, फेरोमैग्नेटिक परतों को अलग करने का कार्य करता है। अंतिम परत - संवेदनशील - भी एक फेरोमैग्नेट से बना है। फिक्सिंग फ़ील्ड के विपरीत, इसके चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बाहरी क्षेत्र - सेल के क्षेत्र पर निर्भर करती है। एक हार्ड ड्राइव सेल में एक बिट जानकारी होती है। सेल क्षेत्र के उन्मुखीकरण के आधार पर, संवेदनशील परत परिवर्तनों में क्षेत्र का उन्मुखीकरण। यदि संवेदनशील और फिक्सिंग परतों में फ़ील्ड्स का झुकाव संयोग करता है, तो सेल, ऊपर वर्णित सिद्धांतों के अनुसार, इसकी चालकता बढ़ाता है, अर्थात। वर्तमान का संचालन करना शुरू करता है। यदि फ़ील्ड झुकाव विपरीत हैं, तो हमें एक "धातु इन्सुलेटर" मिलता है। चालकता में परिवर्तन का ऐसा प्रभाव (अच्छी तरह से, या प्रतिरोध, क्योंकि ये सिर्फ व्युत्क्रम मात्रा हैं) को जीएमआर - विशाल मैग्नेटोरेसिस्टिव - विशाल चुंबकत्व का प्रभाव कहा जाता था। जीएमआर प्रभाव का पहली बार 80 के दशक के अंत में आईबीएम प्रयोगशालाओं में अध्ययन किया गया था, लेकिन इसे औद्योगीकृत करने में लगभग 10 साल लग गए।

यह बहुत चक्कर है कि ऐसी परिष्कृत प्रौद्योगिकियां हमें हर जगह घेर लेती हैं। जारी रखा जाए।