FR2859306A1 - Support d'enregistrement magnetique multi coercitif, methode d'aimantation et dispositif d'ecriture/lecture d'un tel support - Google Patents

Abstract

Des zones magnétiques distinctes sont disposées en réseau sur un substrat (2) et aimantées selon un axe (A1) commun prédéterminé. L'aimantation de chaque zone est représentative d'une information à stocker. Chaque zone magnétique comporte N couches magnétiques (C1, C2) superposées ayant des champs coercitifs (Hc1, Hc2) différents et, de préférence, des valeurs absolues d'aimantation (m1, m2) différentes, N étant supérieur à un, de manière à ce que l'aimantation de chaque zone magnétique présente plus de deux, par exemple 2N, valeurs différentes. Le substrat (2) peut comporter un réseau de plots (1), une zone magnétique étant disposée sur le sommet (3) de chaque plot (1). Le rapport des aimantations de deux couches magnétiques (C1, C2) d'une zone magnétique est, de préférence, de deux. L'écriture d'une zone magnétique (C) sélectionnée est réalisée par des étapes d'aimantation successives au moyen d'un champ magnétique extérieur.

Description

Support d'enregistrement magnétique multi-coercitif, méthode d'aimantation

et dispositif d'écriture/lecture d'un tel support

Domaine technique de l'invention L'invention concerne un support d'enregistrement magnétique comportant un réseau de zones magnétiques distinctes disposées sur un substrat et aimantées sensiblement selon une direction commune prédéterminée, l'aimantation de chaque zone étant représentative d'une information à stocker.

État de la technique La capacité de stockage d'information sur les disques durs d'ordinateurs, c'est-à-dire des supports d'enregistrement magnétique, croît à un rythme de 60% par an depuis une quinzaine d'années. En cinquante ans, la capacité de stockage est passée de 2 Kbits/in2 à 100Gbits/in2 (1 inch=2,54cm).

Actuellement, les supports d'enregistrement magnétique les plus performants commercialisés sont les supports continus comportant au moins une couche magnétique continue à aimantation planaire en CoCrPtX, X étant du Ta ou du P. Cette couche est polycristalline et constituée de grains de dimension de l'ordre de 10 nm découplés magnétiquement les uns des autres, pour que les transitions spatiales entre bits adjacents soient aussi étroites que possible. La taille d'un bit d'information est de 250nm x 30nm, ce qui correspond à une centaine de grains.

Afin d'augmenter la densité de stockage, classiquement, la taille d'un bit d'information est diminuée. Cependant, cela nécessite de diminuer également la taille des grains, le nombre de grains par bit devant rester de l'ordre de 50 pour maintenir un rapport signal sur bruit suffisant lors de la lecture. Il est alors nécessaire de trouver des matériaux à fort moment magnétique, afin de pouvoir lire l'information stockée dans le bit, et à forte anisotropie magnétique pour que l'aimantation des grains reste stable à température ambiante pendant au moins dix ans. D'ici quelques années, la réduction de la taille du bit va se heurter à une limite physique imposée par les fluctuations thermiques de l'aimantation: la o limite superparamagnétique. Si le volume V des grains devient trop petit, tel que KV<40k6T, où kB est la constante de Boltzmann, T la température et K l'anisotropie magnétocristalline, l'information devient instable.

De plus, en augmentant l'anisotropie magnétocristalline d'un matériau, le champ coercitif du matériau augmente également. Il devient alors difficile d'écrire des informations car le champ que l'on peut produire avec une tête d'écriture est limité par l'aimantation à saturation des matériaux constituant les pièces polaires de la tête. On prévoit alors de recourir à l'enregistrement perpendiculaire puisque, d'une part, le champ démagnétisant des domaines diminue lorsque leur taille diminue, ce qui repousse la limite superparamagnétique, et, d'autre part, l'efficacité d'écriture des têtes pour l'enregistrement perpendiculaire est augmentée par rapport aux têtes pour l'enregistrement planaire.

Un autre type de support d'enregistrement magnétique, dit discret, comporte un réseau de zones magnétiques distinctes, c'est-à-dire physiquement séparées. Dans tous les supports discrets, le bit d'information se réduit à la taille d'une zone. Grâce à l'espacement entre les zones, les bits sont découplés les uns des autres. On peut se permettre d'avoir un seul grain par bit et donc des grains beaucoup plus gros que dans le cas des supports continus, ce qui repousse le problème de la limite superparamagnétique et facilite le choix des matériaux. Différentes méthodes sont en cours d'étude pour l'obtention de supports discrets. Certaines reposent sur des phénomènes d'auto-organisation d'assemblées de nano-structures magnétiques (voir par exemple "Monodisperse FePt nanoparticles and ferromagnetic FePt nanocrystal superlattices" de S. Sun et Al. (Science, 287, 1989 (2000)). Elles permettent d'obtenir une bonne régularité à une échelle locale, de l'ordre de 11.im, mais la densité de défauts à grande échelle, c'est-à- dire de l'ordre de 1 cm, est beaucoup trop grande par rapport aux exigences requises par le stockage magnétique à ultra-haute densité. D'autres techniques reposent sur la nano-structuration directe par lithographie électronique d'une couche magnétique, mais ces techniques sont coûteuses et inadaptées pour de grandes surfaces.

Une autre méthode d'obtention de support discret est proposée dans l'article "Patterned Media Made From Pre-Etched Wafers: A Promising Route Toward Ultrahigh-Density Magnetic Recording" de J. Moritz et Al. (IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 38, NO. 4, July 2002). Comme représenté à la figure 1, cette méthode utilise un réseau de plots 1 de silicium prégravé, réalisé dans un substrat 2 par lithographie électronique et par gravure ionique réactive. Une zone magnétique est constituée par une couche magnétique C déposée sur le sommet 3 d'un plot 1. Le substrat 2 pré-structuré peut également être préparé par nano-impression. L'avantage de cette méthode est de découpler la nanostructuration du substrat du choix du matériau magnétique utilisé pour le stockage d'information. Par ailleurs, aucune étape de lithographie ou de gravure n'est nécessaire après dépôt du matériau magnétique. Chaque plot 1 correspond ainsi à un bit d'information. Des études actuelles s'intéressent à des dépôts par pulvérisation cathodique de la couche magnétique sur un réseau de plots 1 en silicium oxydé. Chaque couche est constituée par une alternance de sous-couches de Pt et de Co du type Pt/(Co/Pt),. Les couches magnétiques résultantes ont une forte anisotropie perpendiculaire au plan des couches et présentent, ainsi, deux états stables de l'aimantation sur chaque plot 1: l'aimantation m est orientée, perpendiculairement au plan des couches, soit dans un premier sens, dit positif (vers le haut sur la figure 1), soit dans le sens opposé, dit négatif, comme représenté par des flèches sur la figure 1. La capacité de stockage des supports discrets est actuellement limitée par les procédés de fabrication des plots magnétiques.

Objet de l'invention L'invention a pour but de permettre de remédier à ces inconvénients et, plus particulièrement, d'augmenter la capacité de stockage des supports d'enregistrement magnétiques discrets.

Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que chaque zone magnétique comporte un nombre prédéterminé N de couches magnétiques, superposées, ayant des champs coercitifs différents, N étant strictement supérieur à un, de manière à ce que l'aimantation de chaque zone magnétique présente plus de deux valeurs différentes.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, au moins deux couches magnétiques d'une zone magnétique ont des valeurs absolues d'aimantation différentes.

Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, toutes les couches magnétiques d'une zone magnétique ont des valeurs absolues d'aimantation différentes.

Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'aimantation de chaque zone magnétique présente 2" valeurs différentes.

L'axe commun prédéterminé peut être un axe d'anisotropie magnétique disposé perpendiculairement ou parallèlement au substrat.

L'invention a également pour but une méthode d'aimantation d'une zone magnétique sélectionnée d'un support d'enregistrement magnétique, comportant au moins une étape d'aimantation par application d'un champ magnétique io extérieur de valeur prédéterminée, chaque étape d'aimantation provoquant une aimantation simultanée des couches magnétiques dont le champ coercitif est inférieur à la valeur absolue du champ magnétique appliqué.

Selon un développement de la méthode d'aimantation selon l'invention, elle comporte une séquence d'étapes d'aimantation successives avec application séquentielle de champs magnétiques extérieurs de valeur absolue décroissante, l'application des champs magnétiques extérieurs étant localisée à la zone magnétique sélectionnée.

Selon un autre développement de la méthode d'aimantation selon l'invention, le champ coercitif de chaque couche magnétique diminuant à mesure que la température augmente, la méthode comporte le chauffage localisé de la zone magnétique sélectionnée à une température d'écriture prédéterminée, de manière à ce que le champ coercitif le plus élevé des champs coercitifs des couches magnétiques de la zone magnétique sélectionnée soit inférieur au champ coercitif le plus faible des champs coercitifs à température ambiante, et une étape d'aimantation comportant l'application d'un champ magnétique extérieur global, de valeur absolue inférieure au champ coercitif le plus faible des champs coercitifs à température ambiante.

Selon un autre développement de la méthode d'aimantation selon l'invention, elle comporte une séquence d étapes d'aimantation avec application séquentielle de champs magnétiques extérieurs globaux de valeur absolue décroissante.

Selon un autre développement de la méthode d'aimantation selon l'invention, le champ coercitif de chaque couche magnétique diminuant à mesure que la température augmente, la méthode comporte l'application d'un champ magnétique extérieur global prédéterminé, de valeur absolue sensiblement constante inférieure au champ coercitif le plus faible des champs coercitifs à température ambiante, une étape d'aimantation étant réalisée par chauffage localisé, sélectif, à une température d'écriture prédéterminée telle que, à la température d'écriture, les champs coercitifs des couches magnétiques à aimanter soient inférieurs à la valeur absolue du champ magnétique extérieur, tandis que les champs coercitifs des autres couches magnétiques sont supérieurs à cette valeur absolue.

Selon un autre développement de la méthode d'aimantation selon l'invention, elle comporte une séquence d'étapes d'aimantation avec chauffage séquentiel à des températures décroissantes.

L'invention a également pour but un dispositif d'écriture et de lecture d'un support d'enregistrement magnétique selon invention comportant un réseau de pointes d'écriture et/ou de lecture.

Description sommaire des dessins

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente un support d'enregistrement magnétique discret selon l'art antérieur.

Les figures 2 et 3 représentent deux modes de réalisation particuliers d'un support d'enregistrement magnétique selon l'invention, ayant respectivement un o axe d'anisotropie magnétique perpendiculaire au substrat et dans le plan du substrat.

La figure 4 représente un mode de réalisation particulier d'une couche magnétique d'une zone magnétique d'un support d'enregistrement magnétique selon l'invention.

La figure 5 représente un mode de réalisation particulier d'une zone magnétique d'un support d'enregistrement magnétique selon l'invention.

La figure 6 représente des cycles d'hystérésis de la zone magnétique représentée à la figure 5.

La figure 7 est un tableau représentant diverses séquences d'application de champs magnétiques extérieurs dans un mode de réalisation particulier d'une méthode d'aimantation et l'aimantation correspondante de la zone magnétique représentée à la figure 5.

La figure 8 représente les valeurs des champs coercitifs des couches magnétiques d'une zone magnétique respectivement à température ambiante et 25 à une température d'écriture.

La figure 9 représente les variations schématiques des champs coercitifs de différentes couches magnétiques en fonction de la température.

La figure 10 représente un détail d'un mode de réalisation particulier d'un dispositif d'écriture et de lecture d'un support d'enregistrement magnétique selon l'invention.

Description de modes particuliers de réalisation

Dans les modes de réalisation particuliers représentés aux figures 2 et 3, le substrat 2 comporte un réseau de plots 1 submicroniques séparés. Une zone o magnétique est disposée sur le sommet 3 de chacun des plots 1, deux zones magnétiques adjacentes étant séparées par un espace correspondant à l'espacement des plots.

Sur la figure 2, chaque zone magnétique est constituée par la superposition d'une première couche magnétique Cl et d'une deuxième couche magnétique C2, ayant respectivement des champs coercitifs Hcl et Hc2 différents et des valeurs absolues d'aimantations ml et m2 différentes. Dans le mode de réalisation représenté, les couches magnétiques Cl et C2 ont un axe d'anisotropie magnétique Al disposé perpendiculairement au substrat 2.

Sur la figure 3, les zones magnétiques ont un axe d'anisotropie magnétique A2 disposé dans un plan parallèle au substrat 2. Ainsi, les aimantations des couches individuelles sont orientées dans le plan du substrat 2 et parallèlement à l'axe A2 dans un sens ou dans l'autre.

Dans ces deux cas de figure, l'aimantation m de chaque zone magnétique est alors la somme des aimantations des première et deuxième couches magnétiques Cl et C2 correspondantes. Les aimantations des couches magnétiques Cl et C2 d'une zone magnétique peuvent être orientées dans le même sens (en parallèle) ou en sens opposé (en antiparallèle). L'aimantation m de chaque zone peut ainsi prendre deux valeurs absolues Iml différentes et deux orientations différentes, respectivement positive et négative. Ainsi, l'aimantation m de chaque zone magnétique peut prendre quatre valeurs différentes. L'aimantation m de chaque zone permet alors de représenter une information codée sur quatre valeurs. Par analogie, pour un nombre N quelconque de couches magnétiques, l'aimantation m de chaque zone magnétique peut prendre 2" valeurs différentes et permet, ainsi, de réaliser un codage d'information sur 2" niveaux.

Dans le cas des couches à aimantation perpendiculaire on peut réaliser chaque couche magnétique C en superposant au moins une sous-couche magnétique 4, et d'au moins une sous-couche métallique 5, de préférence disposées sur une couche tampon 6. Sur les figures 2 et 3, la deuxième couche magnétique C2 est plus épaisse que la première couche magnétique Cl. En effet, pour certains matériaux, la modification de l'épaisseur d'une couche magnétique permet d'ajuster son champ coercitif. Sur la figure 4, par exemple, une couche magnétique C3 est constituée par une alternance de quatre sous-couches magnétiques 4 en Cobalt et de quatre sous-couches métalliques 5, déposée sur une couche tampon 6 en platine, de manière à constituer une couche du type du type Pt/(Co/Pt),. Les souscouches métalliques 5 sont par exemple en Pd, Ni ou Au et, de préférence, en Pt. Les sous-couches magnétiques 4 en cobalt ou en alliage riche en Co (plus 70% de Co) avec addition par exemple de Fe, Cr, Pt, Ni... ont une épaisseur comprise entre 0,2nm et 1 nm et les sous-couches métalliques 5 ont une épaisseur comprise entre 0,2nm et 3nm. En maintenant, par exemple, l'épaisseur de chaque sous-couche magnétique 4 en cobalt à 0,6nm et l'épaisseur de chaque sous-couche métallique 5, par exemple en platine, à 1,8nm, la variation de l'épaisseur de la couche tampon 6 en platine permet d'ajuster le champ coercitif Hc3 de la couche C3. En effet, plus la io couche tampon 6 en platine est épaisse, plus le champ coercitif est grand. Cette variation est liée à des modifications structurelles de l'empilement multicouches (texture notamment). Par exemple, le champ coercitif Hc3 est de 24mT pour une épaisseur de 1,8 nm de la couche tampon 6 en platine et de 76mT pour une épaisseur de 85 nm de la couche tampon 6 en platine. Ainsi, les différents champs coercitifs Hc souhaités peuvent être ajustés en adaptant l'épaisseur de chaque couche C. L'aimantation d'une couche magnétique C dépend également de son épaisseur.

io Dans un mode de réalisation préférentiel, les aimantations de deux couches magnétiques adjacentes superposées d'une zone magnétique sont choisies de manière à être dans un rapport deux. Ainsi, l'aimantation m3 d'une troisième couche C3 est deux fois plus élevée que l'aimantation m2 de la deuxième couche C2 et quatre fois plus élevée que l'aimantation ml de la première couche Cl de la zone considérée. Afin de réaliser une zone magnétique comportant trois couches magnétiques Cl, C2 et C3 ayant des moments magnétiques m3=2m2=4m1 et des champs coercitifs respectifs différents, tels que Hcl<Hc2<Hc3, l'empilement suivant peut être envisagé. La première couche Cl est constituée par une sous-couche 4 en Co de 0, 6nm déposée sur une sous-couche 5 en Pt de 1,8nm. La deuxième couche C2 est constituée par une première sous-couche 4 en Co de 0,6nm déposée sur une sous-couche 5 en Pt de 1,8nm qui est elle-même déposée sur une seconde sous-couche 4 en Co de 0,6nm. La troisième couche magnétique C3 est, comme sur la figure 4, constituée par une alternance de quatre sous- couches 5 en Pt de 1,8nm et de quatre sous-couches 4 en Co de 0,6nm. Les couches C2 et C3 comportent, de plus, des couches tampon 6 en Pt de 4nm. La fabrication d'une telle zone magnétique peut être réalisée par pulvérisation cathodique.

De façon plus générale, c'est l'ensemble des valeurs m1, m2,... des aimantations qui forme une suite géométrique de raison 2. La position respective des couches dans l'empilement est sans importance puisque c'est l'aimantation globale qui est utilisée.

La zone magnétique représentée à la figure 5 comporte trois couches magnétiques Cl, C2 et C3 ayant respectivement des champs coercitifs Hcl, Hc2 et Hc3 différents et des valeurs absolues d'aimantation m1, m2 et m3 différentes. Des couches non-magnétiques additionnelles N1 et N2 sont io disposées respectivement entre la première couche magnétiques Cl et la deuxième couche magnétique C2, d'une part, et entre la deuxième couche magnétique C2 et la troisième couche magnétique C3, d'autre part, de manière à séparer magnétiquement chaque couche magnétique des couches magnétiques adjacentes et, ainsi, réduire le couplage magnétique entre couches magnétiques adjacentes. Les couches non-magnétiques N1 et N2 peuvent comporter des matériaux métalliques non-magnétiques, par exemple Pt, Cu, Au ou Ta, ou des matériaux électriquement isolants, par exemple des oxydes ou des nitrures. Les couches non-magnétiques N1 et N2 ont une épaisseur d'au moins 1 nm dans le cas des matériaux métalliques et d'au moins 0,3 nm dans le cas de matériaux électriquement isolants. Le rôle de ces couches N1, N2 séparatrices peut être joué avantageusement par les couches tampon 6 de la figure 6.

La zone magnétique représentée sur la figure 5 ayant N=3 couches magnétiques C, l'aimantation m de celle-ci peut prendre 2N=8 valeurs différentes et permet, ainsi, de coder une information sur 8 niveaux. Chaque zone magnétique peut, ainsi, porter l'équivalent de trois bits. Les 8 valeurs différentes de l'aimantation m sont illustrées par les cycles d'hystérésis Hys représentés à la figure 6. Les valeurs absolues d'aimantation étant par exemple m1=1, m2=2 et m3=4 en unités arbitraires, les cycles d'hystérésis Hys présentent huit états rémanents, pour des valeurs de l'aimantation m correspondant respectivement approximativement à m=-7, m=-5, m=-3, m=-1, m=1, m=3, m=5 et m=7. Comme représenté à la figure 6 ainsi que dans la deuxième colonne du tableau de la figure 7, une aimantation m=+7 est obtenue lorsque les aimantations des trois couches Cl, C2 et C3 sont orientées dans le sens positif, représenté par des flèches orientées vers le haut sur les figures. Une aimantation m=-7 est obtenue lorsque les aimantations des trois couches Cl, C2 et C3 sont orientées dans le sens négatif, représenté par des flèches orientées vers le bas sur les figures.

Des aimantations m=+5 et m=-5 sont respectivement obtenues lorsque les aimantations des deuxième et troisième couches C2 et C3 sont orientées dans un même sens, respectivement positif et négatif, tandis que l'aimantation de la première couche Cl est orientée dans le sens opposé. Des aimantations m=+3 et m=-3 sont respectivement obtenues lorsque les aimantations des premières et troisième couches Cl et C3 sont orientées dans un même sens, respectivement positif et négatif, tandis que l'aimantation de la deuxième couche C2 est orientée dans le sens opposé. Des aimantations m=+1 et m=-1 sont respectivement obtenues lorsque les aimantations des premières et deuxième couches Cl et C2 sont orientées dans un même sens, respectivement négatif et positif, tandis que l'aimantation de la troisième couche C3 est orientée dans le sens opposé.

Le cycle d'hystérésis Hys représenté à la figure 6 illustre également les différents champs coercitifs Hcl, Hc2 et Hc3. Sur la figure 6, le champ coercitif Hc3 de la troisième couche C3 est d'environ Hc3=0,35T, comme illustré par les transitions entre deux plateaux faisant intervenir deux orientations différentes de l'aimantation de la troisième couche C3. Le champ coercitif Hc2 de la deuxième couche C2 est de l'ordre de 0,2T, tandis que le champ coercitif Hcl de la première couche Cl est voisin de 0,02T.

Une méthode d'écriture, c'est-à-dire une méthode d'aimantation d'une zone magnétique sélectionnée d'un support d'enregistrement magnétique, comporte au moins une étape d'aimantation par application d'un champ magnétique extérieur H de valeur prédéterminée, chaque étape d'aimantation provoquant une aimantation simultanée des couches magnétiques Cl, C2,... dont le champ coercitif Hcl, Hc2,... est inférieur à la valeur absolue du champ magnétique appliqué H. Les champs magnétiques H sont respectivement appliqués suivant la direction d'un axe facile d'aimantation, de préférence selon l'axe Al ou l'axe A2.

À la première colonne du tableau de la figure 7, sont illustrées différentes séquences, comportant des étapes d'aimantation successives par application séquentielle de champs magnétiques extérieurs H de valeurs prédéterminées, destinées à obtenir les différentes valeurs d'aimantation d'une zone magnétique C, correspondant à l'information à enregistrer. Par exemple, une aimantation m=3 peut être obtenue par la séquence suivante. Tout d'abord, dans une première étape, un champ magnétique H supérieur à Hc3 est appliqué, provoquant l'orientation des aimantations des trois couches Cl, C2 et C3 dans le sens positif. Puis, dans une seconde étape, un nouveau champ magnétique H, compris entre -Hc3 et -Hc2, provoque le retournement des aimantations des première et deuxième couches magnétiques Cl et C2 dans le sens négatif, l'aimantation de la troisième couche magnétique C3 restant orientée dans le sens positif. Ensuite, dans une troisième étape, un autre champ magnétique H, compris entre Hcl et Hc2, provoque uniquement le retournement de l'aimantation de la première couche magnétique Cl dans le sens positif. Ainsi, une séquence de trois étapes successives, avec trois champs magnétiques H successifs, de valeur absolue décroissante, permet d'obtenir une aimantation m=3.

Pour certaines aimantations, des séquences de deux étapes successives, avec deux champs magnétiques H de valeur absolue décroissante, ou d'une seule étape, peuvent être suffisantes. Par exemple une aimantation m=-7 peut être obtenue en appliquant seulement un champ magnétique H<-Hc3, inférieur à la valeur négative du champ coercitif de la troisième couche magnétique C3, donc de valeur absolue supérieure à la valeur absolue de Hc3. Ceci provoque l'orientation simultanée des aimantations des trois couches Cl, C2 et C3 dans le sens négatif. La valeur absolue CHI du champ magnétique appliqué H prend des valeurs décroissantes dans les étapes successives de chaque séquence. Ainsi, l'information à enregistrer est écrite sur les couches ayant un champ coercitif fort avant les couches ayant un champ coercitif moins élevé. Dans le mode de réalisation particulier représenté à la figure 7, l'application du champ magnétique est localisée à la zone magnétique sélectionnée, de manière à ce que les zones magnétiques adjacentes ne changent pas d'aimantation.

Comme illustré aux figures 8 et 9, les matériaux des N couches d'une zone magnétique peuvent être choisis de manière à ce que les valeurs des champs coercitifs Hc des couches magnétiques C diminuent à mesure que la température T augmente. Dans le mode de réalisation particulier de la figure 8, la zone magnétique sélectionnée est chauffée localement à une température d'écriture prédéterminée Te, de l'ordre de 200 C, telle que le champ coercitif le plus élevé HcN(Te) des champs coercitifs Hc des couches magnétiques C de la zone magnétique sélectionnée chauffée soit inférieur au champ coercitif le plus faible Hcl(Ta) des champs coercitifs de toutes les zones magnétiques à température ambiante (figure 8). Le chauffage est effectué sélectivement, localement, de manière à ce que les zones magnétiques adjacentes restent sensiblement à température ambiante. Lorsque la zone sélectionnée est chauffée à la température d'écriture Te, une étape d'aimantation consiste à appliquer un champ magnétique extérieur H global prédéterminé à l'ensemble des zones magnétiques du support. La valeur absolue du champ magnétique extérieur H global appliqué est inférieure au champ coercitif le plus faible Hc1(Ta) des champs coercitifs à température ambiante, de manière à ce que les aimantations des zones magnétiques non-sélectionnées restent inchangées. L'aimantation de la zone sélectionnée est effectuée comme précédemment, par une étape d'aimantation ou par une séquence d'étapes d'aimantation avec application séquentielle de champs magnétiques extérieurs H globaux, de valeur absolue décroissante. L'aimantation est seulement effectuée avec des champs magnétiques extérieurs plus faibles que précédemment et appliqués de façon globale et non de façon localisée.

Dans la variante illustrée à la figure 9, un champ magnétique extérieur global He est appliqué à l'ensemble des zones magnétiques du support pendant la phase d'aimantation de la zone magnétique. Le champ magnétique extérieur He a une valeur absolue sensiblement constante, inférieure au champ coercitif le plus faible Hcl (Ta) des champs coercitifs à température ambiante Ta. Ainsi, à la température ambiante Ta, le champ magnétique extérieur He n'a aucune influence sur l'aimantation des couches magnétiques. Une étape d'aimantation est réalisée par chauffage localisé, sélectif, à une température d'écriture prédéterminée Ti, T2,..., TN, telle que, à cette température d'écriture, les champs coercitifs Hc(T) des couches magnétiques C à aimanter soient inférieurs à la valeur absolue du champ magnétique extérieur He, tandis que les champs coercitifs des autres couches magnétiques sont supérieurs à cette valeur absolue. L'aimantation de la zone sélectionnée est effectuée par une étape d'aimantation ou par une séquence d'étapes d'aimantation avec chauffage séquentiel à des températures décroissantes. Le sens d'orientation du champ magnétique extérieur H global est ajusté selon l'information à stocker, c'est-à-dire selon la valeur globale de l'aimantation m de la zone à obtenir, par exemple en inversant le sens d'orientation du champ magnétique extérieur H global entre deux étapes successives.

À titre d'exemple, pour un support comportant trois couches, une aimantation m=5 peut être obtenue de la manière suivante. Dans une première étape, la zone magnétique est chauffée à une température T3. Leschamps coercitifs Hc(T3) de toutes les couches sont alors inférieurs au champ extérieur global He, positif, et toutes les couches sont aimantées dans le sens positif. Puis, la température est abaissée à la température Ti et l'orientation du champ magnétique extérieur global He est inversée. Seul le champ coercitif de la couche Cl est alors inférieur à la valeur absolue du champ extérieur global et la couche Cl est aimantée dans le sens négatif, l'aimantation des couches C2 et C3 restant inchangée. Ainsi, une séquence de deux étapes successives, avec des températures (T3, Ti) décroissantes et inversion de l'orientation du champ magnétique extérieur global He entre les deux étapes successives, permet d'obtenir l'aimantation m=5 de la zone magnétique. Le choix des températures des différentes étapes successives d'une séquence permet d'obtenir toutes les valeurs possibles de l'aimantation de la zone.

Ainsi, tandis que dans le mode de réalisation de la figure 7, la sélection de la zone magnétique à aimanter est effectuée par localisation sélective du champ magnétique extérieur sur la zone, dans les variantes des figures 8 et 9, cette sélection est effectuée par chauffage localisé, sélectif, de la zone.

Les méthodes d'écriture peuvent être considérablement accélérées en utilisant un grand nombre de pointes d'écriture agissant en parallèle. Par exemple, comme représenté à la figure 10, le dispositif 7 d'écriture et de lecture du support d'enregistrement magnétique discret peut comporter un réseau de pointes 8 d'écriture et/ou de lecture. Dans des dispositifs à écriture assistée thermiquement, utilisés pour les méthodes décrites précédemment, la lecture peut s'appuyer sur des effets magnétorésistifs ou alors être basée sur la microscopie à force magnétique. La lecture devient alors possible à l'aide de pointes magnétiques montées sur des poutres dont on mesure la déflexion par méthode capacitive ou optique.

Par exemple, les pointes 8 sont réparties avec un pas de 5 m alors que les plots 1 sont regroupés, à un pas de l'ordre de 50nm, en des ensembles 9 répartis au même pas que les pointes 8. Chaque pointe 8 adresse donc plusieurs plots 1 les uns après les autres dans un même ensemble 9.

Claims (21)

Revendications

1. Support d'enregistrement magnétique comportant un réseau de zones magnétiques distinctes disposées sur un substrat (2) et aimantées sensiblement selon une direction commune prédéterminée, l'aimantation (m) de chaque zone étant représentative d'une information à stocker, support caractérisé en ce que chaque zone magnétique comporte un nombre prédéterminé N de couches magnétiques (Cl, C2), superposées, ayant des champs coercitifs (Hcl, Hc2) différents, N étant strictement supérieur à un, de manière à ce que l'aimantation (m) de chaque zone magnétique présente plus de deux valeurs différentes.

2. Support d'enregistrement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux couches magnétiques (Cl, C2,...) d'une zone magnétique ont des valeurs absolues d'aimantation (m1, m2,...) différentes.

3. Support d'enregistrement selon la revendication 2, caractérisé en ce que toutes les couches magnétiques (Cl, C2) d'une zone magnétique ont des valeurs absolues d'aimantation (m1, m2) différentes.

4. Support d'enregistrement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'aimantation (m) de chaque zone magnétique présente 2" valeurs différentes.

5. Support d'enregistrement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la direction commune prédéterminée correspond à un axe 25 d'anisotropie magnétique (Al) disposé perpendiculairement au substrat (2).

6. Support d'enregistrement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la direction commune prédéterminée correspond à un axe d'anisotropie magnétique (A2) disposé parallèlement au substrat (2) .

7. Support d'enregistrement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque couche magnétique (C) comporte au moins une sous-couche magnétique (4) comportant du Co et une sous-couche métallique (5) comportant un matériau choisi parmi le Pt, le Pd, le Ni et le Au.

8. Support d'enregistrement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le substrat (2) comporte un réseau de plots (1), chaque zone magnétique étant respectivement disposée sur un sommet (3) d'un plot (1).

9. Support d'enregistrement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'ensemble des valeurs absolues d'aimantation (ml, m2,...) des couches magnétiques (Cl, C2) forme sensiblement une suite géométrique de raison 2.

10. Support d'enregistrement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les couches magnétiques (Cl, C2) sont séparées par des couches non-magnétiques (Ni).

11. Support d'enregistrement selon la revendication 10, caractérisé en ce que les couches non-magnétiques (N1, N2) comportent un matériau choisi parmi les oxydes, les nitrures, le Pt, le Cu, le Au et le Ta.

12. Méthode d'aimantation d'une zone magnétique sélectionnée d'un support d'enregistrement magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, méthode caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une étape d'aimantation par application d'un champ magnétique extérieur (H) de valeur prédéterminée, chaque étape d'aimantation provoquant une aimantation simultanée des couches magnétiques (Cl, C2,...) dont le champ coercitif (Hcl, Hc2,...) est inférieur à la valeur absolue du champ magnétique appliqué (H).

13. Méthode d'aimantation selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'elle comporte une séquence d'étapes d'aimantation successives avec application séquentielle de champs magnétiques extérieurs (H) de valeur absolue décroissante, l'application des champs magnétiques extérieurs (H) étant localisée à la zone magnétique sélectionnée.

14. Méthode d'aimantation selon la revendication 13, caractérisé en ce que les sens des champs magnétiques extérieurs (H) sont choisis de façon que l'aimantation (m) de la zone magnétique sélectionnée corresponde à l'information à stocker.

15. Méthode d'aimantation selon la revendication 12, caractérisé en ce que, le champ coercitif (Hcl(T) Hc2(T),...) de chaque couche magnétique (Cl, C2,...) diminuant à mesure que la température (T) augmente, la méthode comporte le chauffage localisé de la zone magnétique sélectionnée à une température d'écriture (Te) prédéterminée, de manière à ce que le champ coercitif (HcN(Te)) le plus élevé des champs coercitifs (Hcl (Te), Hc2(Te),...) des couches magnétiques (Cl, C2,...) de la zone magnétique sélectionnée soit inférieur au champ coercitif le plus faible (Hcl (Ta)) des champs coercitifs à température ambiante (Ta), - et une étape d'aimantation comportant l'application d'un champ magnétique extérieur (H) global, de valeur absolue inférieure au champ coercitif le plus faible (Hcl (Ta)) des champs coercitifs à température ambiante (Ta).

16. Méthode d'aimantation selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'elle comporte une séquence d 'étapes d'aimantation avec application séquentielle de champs magnétiques extérieurs (H) globaux de valeur absolue décroissante.

17. Méthode d'aimantation selon la revendication 16, caractérisé en ce que les sens des champs magnétiques extérieurs (H) globaux sont choisis de façon que l'aimantation (m) de la zone magnétique sélectionnée corresponde à l'information à stocker.

18. Méthode d'aimantation selon la revendication 12, caractérisé en ce que, le champ coercitif (Hcl(T) Hc2(T),...) de chaque couche magnétique (Cl, C2,...) diminuant à mesure que la température (T) augmente, la méthode comporte l'application d'un champ magnétique extérieur (H) global prédéterminé, de valeur absolue sensiblement constante inférieure au champ coercitif le plus faible (Hcl (Ta)) des champs coercitifs à température ambiante (Ta), une étape d'aimantation étant réalisée par chauffage localisé, sélectif, à une température d'écriture prédéterminée (Ti, T2,...TN), telle que, à la température d'écriture, les champs coercitifs (Hc(Te)) des couches magnétiques (C) à aimanter soient inférieurs à la valeur absolue du champ magnétique extérieur (He), tandis que les champs coercitifs des autres couches magnétiques sont supérieurs à cette valeur absolue.

19. Méthode d'aimantation selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'elle comporte une séquence d'étapes d'aimantation avec chauffage séquentiel à des températures décroissantes.

20. Méthode d'aimantation selon la revendication 19, caractérisé en ce que le sens du champs magnétique extérieur (H) global est choisi à chaque étape de façon que l'aimantation (m) de la zone magnétique sélectionnée corresponde à l'information à stocker.

21. Dispositif (7) d'écriture et de lecture d'un support d'enregistrement 5 magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau de pointes (8) d'écriture et/ou de lecture.