Perpendicular magnetic recording Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006.

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2 Perpendicular magnetic recording Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

3 Data storage milestones 1886: H. Hollerith. Tabulating machine using punch cards. 1898: V. Poulsen. Telegraphone. 1919: W. H. Eccles & F. W. Jordan. Flip-flop circuit. Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

4 Disk data storage milestones 1932: G. Taushek, Magnetic drum memory 1941: K. Zuse. Computer using binary process 1949: New computer design, UC Berkeley Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

5 Disk data storage milestones 1952: IBM Research laboratory R. Johnson 1956: RAMAC 350 disk drive 1961: IBM 1301 disk drive Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

6 Disk data storage milestones 1971: first 8“ floppy disk, IBM 1991: first 1GB hard disk drive, IBM 2000: 1 inch disk drive, IBM Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

7 Disk drive present state of the Art 2006: Toshiba 2.5" 120GB MK-1233 GAS capacity: 120 GB spindle speed: 4200 rpm Drive transfer rate: 100 MBps technology: perpendicular width: 7 cm depth: 10 cm height: 9.5 cm weight: 0.1 kg Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

8 Hard disk drive fundamentals Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

9 Enlarged hard disk drive Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

10 Disk device terminology Several rotating platters on a spindle with information recorded magnetically on both surfaces Bits are recorded on tracks, which are divided into sectors Actuator moves head (end of arm) over track (“seek”), select surface, wait for sector rotate under head, then read or write (R-W) Cylinder: all tracks under heads Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

11 Disk device performance Disk latency = Queuing time + Controller time + Seek time + Rotation time + Transfer time + Controller time Seek time depends on track number, arm move, seek speed Rotation time depends on speed disk rotation, distance sector to head Transfer time depends on date rate (bandwidth) of disk (bit density), size of request Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

12 Longitudinal magnetic recording Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

13 Perpendicular magnetic recording Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

14 Areal density and capacity Bit: binary digit. Either of the digits 0 or 1 when used in the binary numeration system. Gigabit (Gbit): One billion bits. Terabit (Tbit): ten bits to the twelfth power; 1.000.000.000.000 in decimal notation. Byte: A string that consists of a number of bits, treated as a unit, and usually representing a character or a part of a character. The number of bits in a byte is usually 8. Megabyte (MB): Unit of information capacity or volume on, for example, a hard disk. A megabyte is equivalent to one million of bytes. Gigabyte (GB): A unit for measuring computer storage capacity, equal to approximately one billion bytes or one thousand megabytes. Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

15 Perpendicular magnetic recording basics Bs: high saturation magnetic flux density Hc: coercitivity of magnetic recording media G (Gauss): unit of magnetic flux density unit of magnetic induction Mx (Maxwell): unit for the magnetic flux One gauss is a magnetic flux density of 1 maxwell per square centimeter. Oe (Oersted): unit of magnetic induction Superparamagnetism: loss of magnetization direction caused by thermal energy Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

16 Hard disk drive technologies Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

17 Innovative technologies and magnetic materials Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

18 Diagram of CoNiFe ternary alloys Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

19 Co/Pd double-layered media Schematic representation of Co/Pd multilayer double-layered media with the Pd/Si dual seedlayer prepared with the N 2 gas addition and post-annealing Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

20 Tree diagrams Arborescences Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

21 Mass data storage media Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006 mass data storage unit surface deformation band and punched card magnetic storage optical storage semiconductor rigid disk flexible disk magneto-optical disk flash card USB key Hard disk drive diskette band CD-MO DVD-RAM optical disk CD-ROM DVD-ROM CD-RW Lien partitif Lien fonctionnel Lien générique Légende :

22 Supports d’unité de mémoire de masse Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006 unité de mémoire de masse déformation de surface bande et carte perforées magnétique optique semiconducteur rigide flexible magnéto-optique carte flash clé USB disque dur disquette bande CD-MO DVD-RAM disque optique CD-ROM DVD-ROM CD-RW Lien partitif Lien fonctionnel Lien générique Légende :

23 Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006 Hard disk drive device Hard disk drive case R/W head actuator arm platters spindle tracks sectors cylinders Composition du disque dur boîtier de disque dur tête de lecture/écriture actuateur bras plateaux axe moteur pistes secteurs cylindres Giant Magnetoresistive GMR Magnétoresistive géante Légende : Lien partitif Lien fonctionnel Lien générique

24 Longitudinal magnetic recording Perpendicular magnetic recording hard disk drive R/W head platter Ring-type head NiFe inductive reproducing head NiFe recording layer glass substrate hard disk drive R/W head platter Single-pole type recording head CoNiFe GMR reproducing head Co/Pd recording layer glass substrate Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006 Pd/Si seedlayer CoZrNb SUL

25 Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006 Enregistrement magnétique longitudinal disque dur tête de lecture/écriture plateau tête circulaire NiFe tête inductive NiFe couche support d’information substrat de verre disque dur plateau Ring-type headCoNiFe tête GMR Co/Pd couche support d’information substrat de verre Pd/Si couche noyau CoZrNb sous-couche douce Enregistrement magnétique perpendiculaire tête de lecture/écriture

26 Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006 Magnetism Antiferromagnetism Ferromagnetism antiferromagnetic materials ferromagnetic materials Co, Ni, Fe... Cr, FeMn, Nio... Magnétisme Antiferromagnétisme Ferromagnétisme materiaux antiferromagnetiques matériaux ferromagnetiques Co, Ni, Fe... Cr, FeMn, Nio... Physics Éléments de Physique Légende : Lien partitif Lien fonctionnel Lien générique

27 Traduction de texte The R/W characteristics of double-layered media depend not only on the microstructure and magnetic properties of recording layer, but also on the magnetic properties and magnetization state of SUL. Usually, sputter-deposited Co- and/or Fe-based soft magnetic thin films more than 100 nm thick were used as SUL. The critical issue in fabricating SUL for practical use is to develop a preparation method with sufficiently high mass productivity, and to obtain SUL not showing any spike noise originating from marked magnetic domain walls. Novel preparation methods for CoNiFe-based SULs using electroless deposition were proposed because electroless deposition is greatly advantageous in terms of mass productivity compared to deposition by sputtering. A uniform CoNiFe-based SUL, deposited on 2.5-in.-diameter disk, was obtained by electroless deposition and chemical mechanical polishing. Furthermore, by rotating the disk substrate during the electroless deposition with an applied magnetic field, CoNiFe- based SUL without marked magnetic domain walls were fabricated. The doublelayered media with the electroless-deposited SUL exhibited no spike noise, indicating the validity of electroless deposition as preparation method for SUL. Les caractéristiques de lecture/écriture des supports à double couche dépendent non seulement de la microstructure et des propriétés magnétiques de la couche d’enregistrement, mais aussi des propriétés magnétiques et de l’état de magnétisation de la sous-couche douce. Des couches minces magnétiques douces à base de cobalt et/ou de fer d’une épaisseur de plus 100 nanomètres étaient habituellement utilisées comme sous-couche douce. Lors de la fabrication de la sous-couche douce pour une utilisation pratique, le problème critique est de mettre au point une méthode de préparation qui présente une productivité de masse suffisamment élevée, et d’obtenir une sous-couche douce qui ne présente aucun bruit de pointe émanant des parois marquées du domaine magnétique. Des méthodes originales de préparation de sous-couches douces à base d’alliage ternaire cobalt-nickel-fer par dépôt autocatalytique ont été proposées. En effet, le dépôt autocatalytique est très avantageux en termes de productivité de masse comparé au dépôt par pulvérisation cathodique. Une sous-couche à base d’alliage cobalt-nickel-fer, déposée sur un disque de 2,5 pouces de diamètre, a été obtenue par dépôt autocatalytique suivi de polissage mécanique et chimique. De plus, des sous-couches douces à base d’alliage cobalt- nickel-fer ne présentant pas de parois marquées du domaine magnétique ont été fabriquées en faisant tourner la couche de substrat du disque lors du dépôt autocatalytique, au moyen d’un champ magnétique appliqué. Le support à double-couche et la sous-couche douce élaborée par dépôt autocatalytique n’ont montré aucun bruit de pointe, ce qui montre la validité du dépôt autocatalytique comme méthode de préparation de la sous-couche douce. Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

28 Terminologie : ☺Affiner le choix des termes vedettes ☺Développer les arborescences ☺Rédiger les fiches longues ☺Continuer à collecter les contextes ☺Valider les définitions par les experts : MM. Fievet et Viau - ITODYS Paris 7 ☺Développer le glossaire de traduction Tableau de bord des mémoires Traduction : ☺Intensifier le rythme et élever le niveau de traduction Recherche documentaire : ☺répertorier et/ou numériser les documents recueillis ☺compléter la recherche documentaire en bibliothèque Jean-Pierre Singer-Gassner – M2 ILTS 2006

29 Thank you very much for your attention. Merci beaucoup pour votre attention.