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1、L/O/G/O磁存储材料200400520062007一、磁存储的发展史磁存储的发展已有 100多年的历史。1898年 丹麦人浦尔生在圆柱上 残绕了一根钢丝，钢丝 在只有一个头的二级片 之间移动一次来记录和 收听声音。这便是最早 的录音电话机。1941年粉末涂覆的磁带存储技术问 世。20世纪70年代以来，在改进磁存储技 术及材料性能的同时，人们发明了新型磁 存储材料及磁头材料，发展了磁存储技术 ，确立了磁泡存储器作为中等存储容量、 性能稳定的存储器的主导地位。新的磁存 储技术，如垂直磁记录技术、磁光存储技 术等正在迅速走向商品化。二、磁存储过程磁化的磁介质以恒 定的速度沿着与一个环 形电磁铁相
2、切的方向运 动. 工作缝隙对着介质, 存储信号时, 在磁头线 圈中通入信号电流, 就 会在缝隙产生磁场溢出, 如果磁带与磁头的相对 速度保持不变, 则剩磁 沿着介质长度方向上的 变化规律完全反映信号 的变化规律三、磁存储材料 磁存储材料是指利用矩形磁滞回线或 磁矩的变化来存储信息的一类磁性材 料。 磁性材料（特指铁磁性材料，又称强 磁性材料）的特点是对外加磁场特别 敏感、磁化强度 M 大。磁带和计算机数字存储用磁盘等已成为 一个巨大的磁性材料市场，这是电子工业 领域磁性材料市场发展最快的部分。它们 是作为硬磁材料来应用的，但是其与传统 的硬材料又有所不同。主要区别：第一，这些材料主要是以粒 子
3、形式弥散在有机介质中，或者是沉积成 膜状态使用的，而不是主要以块材形式应 用的，在制备装置上有巨大差别；第二， 制备粒子的方法主要是化学方法而非高温 冶金方法。在弥散加工过程中，化学反应 是主要过程；第三，磁性能只是复杂的磁 存储系统要求的许多物理、化学和机械性 能之一。整个磁记录材料的进展有高密度 、快速信息传输、可靠和低成本的需求所 决定。1、颗粒涂布型磁存储介质（1）磁粉参数与介质磁性能的关系目前被广泛使用的磁记录介质是颗粒制 成的，它是由磁粉、少量添加剂和非磁性 胶黏剂等形成的磁浆涂布与聚酯薄膜（又 称涤纶基体）上制成的。磁粉特性和尺寸 等因素对磁存储介质的特性有重要影响， 其主要参数
4、有磁粉的本征矫顽力mHc,饱和 磁化强度，磁粉颗粒的形状和尺寸，磁粉 的易磁化方向，磁粉结晶的完整性。磁存储介质要求磁粉必须控制下列参数磁存储介质剩余磁感应强度矫顽力磁层厚度磁层的表面光 洁度和均匀性（2）、磁性能与颗粒尺寸的关系对于铁磁晶体来说，当颗粒尺寸缩小 到某一值时，整个晶粒以一个单畴结构存 在，此时能量最低，这个尺寸被称为临界 尺寸。当颗粒大于临界尺寸时，晶体包含 多个畴，小于临界尺寸时则以单畴结构存 在，所以临界尺寸是铁磁体成为单畴结构 的最大尺寸。不同材料因其磁性不同，临 界尺寸也不同。（3）、磁粉 目前使用的磁存储 介质大部分属于颗 粒涂布型介质。这 些介质材料包括- Fe2O
5、3、Co- Fe2O3、CrO2、 BaO6Fe2O3和金属粉 等。1）金属磁粉 金属磁粉的磁存储材料在20世纪80年代实 现了商品化。这类材料的特点是比氧化物 具有更高的磁感应强度和矫顽力。 金属磁粉的缺点是稳定性差，它们易于氧 化或者发生其他反应。 金属磁粉的主要制备方法有还原法和蒸发 法。2） -Fe2O3 -Fe2O3是最早在磁 带和磁盘等中实现应 用的磁粉。这种材料 具有良好的记录表面 。在音频、射频、数 字记录以及仪器记录 中取得了理想的效果 ，而且价格便宜，性 能稳定。2、高存储密度连续膜介质 低成本和高密度磁存储系统的发展要求加速了连 续薄膜磁存储介质的研制进程。理论研究表明，
6、 介质材料的最终存储密度取决于比特过渡区长度 和信噪比，后者与每比特含有的磁粒子数成正比 。为减小过渡区长度，必须增加矫顽力，减小磁 介质层的厚度，为此，可以减小膜的厚度，降低 重放电压。为了保证在减薄磁层的同时仍得到足 够高的输出电压，必须采用连续薄膜型介质。由 于这种薄膜不需要采用黏合剂等非磁性物质，所 以其剩磁感应强度比涂布型高得多。磁存储薄膜基 本的磁特性连续磁膜的 磁化材料磁各向异性饱和磁化强度垂直各向异 性的来源（1）磁存储薄膜基本的磁特性（2）多层薄膜结构 把磁性层与非磁性层交替的进行沉积，可 以组成多薄膜结构。通过改变磁性薄膜与 非磁性薄膜的厚度，就可以改变磁层之间 的耦合作用
7、力，从而产生与中层膜不同的 特性。（3）常用的连续介质膜镍钴薄膜 各向同性金属膜各向异性金属膜3、磁头材料 磁头的基本功能是与磁存储介质构成磁性 回路，对信息进行加工，包括记录（录音 、录像、录文件）、重放（读出信息）、 消磁（抹除信息）3种主要功能。为了实现 这3种功能，磁头可以有不同的结构和形式 ，按其工作原理不同，可以将其分为磁阻 式磁头和感应式磁头。磁阻式磁头感应式磁头四、磁存储材料的技术指标 1、存储容量的量化单位 位（bit）：计算存储的基本单位，表示0/1的基本单位 字节（Byte）：8个bit为1字节 千字节（KB）：存储容量一般使用2的整数幂次，所以1KB表示的是 210 =
8、 1024个字节。 兆字节（MB）：百万字节，220字节 千兆（吉）字节（GB）：十亿字节，230字节 兆兆字节（TB）：万亿字节，240字节 通常在市场上购买存储设备时，其标出的容量单位是按十进制换算的 。 粗略地1KB1000B，1MB1000KB，1GB=1000MB。 现在的存储需求已经达到了PB级：1PB1000TB。美国国家超级计算应用中心2、数据存储时间数据存储时间是指磁头从初始位置到 达指定位置并完成记录或重放所需的时间 。对于磁头系统来说，包括磁头移到指定 的磁道所需时间和等待磁道上的正确记录 位到达磁头位置所需的旋转时间两部分。3、数据传输速度数据传输速度表示单位时间内由磁
9、盘机 或磁带机向主储存器传输数码的位数或字 节数。存储密度越高，数据传输速度就越 快。数据传输取决于位密度和介质与磁头 之间的相对速度。对于磁带来说，如果有8 条磁道同时传输数据，则数据传输速度=位密度带速84、存储密度存储密度决定存储量，记录密度等于 位密度与道密度的乘积。位密度是指单位 长度的磁道所能记录的位（比特）数，记 做bin（bpi，每英寸的比特数）；道密度 对于磁盘来说是指沿半径方向的单位长度 的磁道数，记做in （tpi，每英寸的磁道 数）。道密度取决于磁道之间的距离W以及 磁头铁芯的宽度G，可以表示位 道密度=1/(W+G)5、误码率误码率是衡量数字记录介质工作可靠性 的重要指标。它表示有错误的二进制数码 位数与存储容量的笔值。由介质缺陷所造 成的误码通常不可恢复，这种误码被称为 硬错误；而由偶然性因素造成的误码则被 称为软错误，在排除偶然性因素（如灰尘 等）以后，就可纠正响应的错误。另外由 驱动器引起的错误属于检测性错误，这是 系统误码率的主要部分。L/O/G/OL/O/G/OThank you for your attention!
