Большие объемы информации, с которыми приходится сталкиваться современному человеку, требуют постоянного роста производительности носителей – необходимо увеличивать плотность записи данных, а также повышать скорости их записи и считывания. Перспективными кандидатами на роль высокоплотных устройств записи являются сканирующие зондовые системы. Размер бита в этом случае в основном зависит от радиуса иглы зонда, который может составлять единицы нанометров. В частности, при помощи наноигл можно создавать наноразмерные домены в тонких сегнетоэлектрических пленках, что может способствовать созданию устройств записи с плотностью до 10 терабит на квадратный дюйм.
Исследователи из Intel Corporation и California Institute of Technology изготовили нанокарандаш, которым можно от души рисовать нанобуковки. Основным требованием к карандашу стала его износостойкость, т.к. обычные иглы зондовых микроскопов не выдерживают длительной эксплуатации в контактном режиме, затупляются и стачиваются. Неплохо было бы использовать длинные углеродные нанотрубки, однако они для этих целей слишком гибкие.
Поэтому ученые поступили следующим образом. Сначала длинная (1-2 мкм) одностенная углеродная нанотрубка прикрепляется к игле атомно-силового микроскопа. Затем эта конструкция методом CVD покрывается 65 нм слоем SiOx. Получается настоящий карандаш – жесткая диэлектрическая оболочка, внутри которой располагается углеродный грифель (рис. 1). При письме карандаш стачивается, но значительная длина нанотрубки обеспечивает долгий срок службы. Затачивается сей карандаш путем трения об алмазную подложку – диэлектрический слой удаляется с кончика, и углеродная нанотрубка готова сыграть роль электрода для записи информации.
Например, можно рисовать точечки из инвертированных доменов на тонкой сегнетоэлектрической пленке PZT (рис. 2, вверху). Визуализация проводится тем же карандашом в режиме микроскопии пьезоотклика. Минимальный радиус точки составил 6.8 нм, что позволяет достичь плотности записи 1 терабит на квадратный дюйм. Помимо точек, можно рисовать и более сложные картинки (рис. 2, внизу). Но главное, что карандаша должно хватить надолго – по расчетам исследователей, карандаш длиной 1 мкм может пройти дистанцию 11.5 км без потери своих качеств.
Работа «Nanopencil as a wear-tolerant probe for ultrahigh density data storage» опубликована в журнале Applied Physics Letters.
