一种涉及三维磁记录的新型硬盘技术可提高存储容量，减少所需的硬盘数量，有望在未来实现成本和能效的双赢。

利用多级磁记录技术实现磁区密度超过 10 Tbit/in² 的超高密度硬盘驱动器的可能性。

来自 NIMS、希捷科技和东北大学的研究小组在硬盘（HDD）领域取得了突破性进展，证明了使用三维磁性记录介质存储数字信息的多层次记录的可行性。研究小组的研究表明，这项技术可用于提高硬盘的存储容量，从而在未来实现更高效、更具成本效益的数据存储解决方案。

提高数据存储容量

数据中心越来越多地将大量数据存储在硬盘驱动器（HDD）上，这些硬盘驱动器使用垂直磁记录（PMR）来存储信息，磁区密度约为 1.5 Tbit/in²。然而，要过渡到更高的磁区密度，需要一种由铂铁晶粒组成的高各向异性磁记录介质，并结合热辅助激光写入技术。这种方法被称为热辅助磁记录（HAMR），能够维持高达 10 Tbit/in² 的磁区记录密度。此外，与硬盘技术中使用的二进制记录层相比，通过存储 3 或 4 层的多记录层，根据新的原理，记录密度有可能超过 10 Tbit/in²。

目前使用的 HAMR 系统（上）和三维磁记录系统（下）示意图。在三维磁记录系统中，每个记录层的居里温度相差约 100 K，通过调节激光功率将数据写入每个记录层。

三维磁记录技术的创新

在这项研究中，我们通过制造晶格匹配的 FePt/Ru/FePt 多层薄膜，并以 Ru 作为间隔层，成功地将铁铂记录层进行了三维排列。磁化测量结果表明，两个铁铂层具有不同的居里温度。这意味着，通过调整写入时的激光功率，可以实现三维记录。此外，我们还通过记录模拟，使用模仿制作介质的微观结构和磁性能的介质模型，证明了三维记录的原理。

未来前景和影响

三维磁记录方法可以通过在三个维度上堆叠记录层来提高记录容量。这意味着可以用更少的硬盘存储更多的数字信息，从而为数据中心节约能源。今后，我们计划开发缩小铁铂晶粒尺寸、改善取向和磁各向异性的工艺，并堆叠更多的铁铂层，以实现适合作为高密度硬盘实际使用的介质结构。

这项研究发表于 2024 年 3 月 24 日的《材料学报》（Acta Materialia）。

Reference: “Dual-layer FePt-C granularmedia for multi-level heat-assisted magnetic recording” by P. Tozman, S.Isogami, I. Suzuki, A. Bolyachkin, H. Sepehri-Amin, S.J. Greaves, H. Suto, Y.Sasaki, T.Y. Chang, Y. Kubota, P. Steiner, P.W. Huang, K. Hono and Y.K.Takahashi, 24 March 2024, Acta Materialia.