3.3. Магнетоелектроніка та магнетооптика
Магнетоелектроніка використовує матеріали з магнітними властивостями, а також взаємодію та взаємоперетворення електричних та магнітних сигналів. Одним з найбільш важливих та перспективних пристроїв магнітоелектроніки є пристрої з магнітною пам’ятью.
Магнітна пам’ять – це здатність феромагнетика або ферита зберігати стан намагнічування після припинення дії зовнішнього магнітного поля. Ця здатність виявляє себе в умовах спостереження процесів намагнічування - перемагнічування в синусоїдальному зовнішньому магнітному полі як залежність В(Н) внутрішнього магнітного поля індукцією В від зовнішнього поля напруженістю Н у вигляді петлі гістерезису. Природа явища розглянута в розділі 2
Магнітна пам’ять використовують для запису інформації у двійковій системі. З рис. 2.2 видно, що коли напруженість зовнішнього поля Н = 0, ферит
або феромагнетик може перебувати у двох станах: із B = +Br та B = -Br, де Br –
залишкова індукція. Один зі станів приймають за «нуль», а інший – за «одиницю», тобто один елемент містить один біт інформації.
Рис.3.9. Феромагнітна пам'ять: а – комірка пам’яті; б – запам’ято- вуваль ний пристій на феромагнітних комірках
З метою мініатюризації використовують магнітні плівки. У плівках не утворюються така складна доменна структура, яка спостерігається в об’ємних феромагнетик-
ках (рис. 3.10.). Залишається лише один домен із вектор індукціїВ, перпендикуляним до поверхні плівки. Орієнтацію вектора В, так само, як в попередньому випадку, можна змінювати зовнішнім магнітним полем. Принцип запису та зчитування теж такий самий. З дискретних фрагментів плівок компонують матрицю. Перевагою плівкової матриці є зменшення часу на намагнічування та перемагнічування до 1 нс.
Рис.3.10. Вектори намагнічування магнітних доменів а – у відсутності зовнішнього поля; б – під дією зовнішнього поля Н
Рис.3.11. Доменна структура плівки з осью легкого намагнічування: а – в розмагніченому стані; б – у зовнішньому магнітному полі; в – у зовнішньому полі; достатньому для утворення циліндричних магнітних доменів
Магнітооптичні модулятори світла перетворюють модуляцію світла за поляризацією у модуляцію світла за інтенсивністю. Цю операцію можна виконати суто оптичними засобами. Для цього достатньо помістити магнітооптичний елемент між схрещеними поляризаторами. Систему схрещених поляризаторів називають поляризаційним мікроскопом. У принціпі, така система не пропускає світло. Однак, якщо між поляризаторами ввести оптично активне середовище, то частина світла, інтенсивність якого пропорційна квадрату синуса кута повороту площини поляризації, пройде через систему. Таким чином, завдяки ефекту магнітооптичної активності (магнітооптичному ефекту Фарадея) вдається промодулювати світло за інтенсивністю, яка буде приблизно пропорційна квадрату напруженості магнітного поля.
Одними з найкращих магнітооптичних матеріалів визнані рідкоземельні ортоферити та ферити-гранати. Це обумовлено їх високою прозорістю для видимого й ближнього інфрачервоного діапазонів та значним ефектом Фарадея. Перспективним магнітооптичним матеріалом є також EuO2. Він володіє рекордним значенням величини кута фарадеївського обертання (до 106 град/ см).
Магнітооптичні модулятори різного призначення. Принцип їх дії базується на використання магнітооптичних ефектів Фарадея та Керра в доменних структурах, які можуть бути перебудовані дією зовнішніх керувальних полів (теплових, магнітних і т.п.).
Наприклад, магнітооптичний модулятор здійснює просторову модуляцію світла при його проходженні через доменну структуру тонкої плівки, що перемагнічується. Принцип модуляції полягає у періодичному повороті площини поляризації світла у плівці за умовою прикладання періодичного керувального сигналу. Одержують фазову модуляцію світла, яку перетворюю в амплітудну модуляцію за допомогою аналізаторів.
Магнетоопти́чний диск – носій інформації, в якому сполучені властивості оптичних та магнітних накопичувачів інформації.
Вперше магнетоптичний диск з’явився на початку 1980-х років. Цей диск взаємодіє з операційною системою так само, як і жорсткий диск, тому може бути відформатованим у стандартну файлову систему NTFS.
Магнітооптичний диск виготовляють з феромагнетиків. Запис інформації здійснюється наступним чином. Спочатку випромінювання лазера розігріває до температури Кюрі ділянку доріжки на ньому. Після цього електромагнітний імпульс змінює там намагніченість , створюючи відбитки, еквівалентні питам.
Пит – це одиничне поглиблення на інформаційному рельєфі компакт-диска, рельєф, у свою чергу, являє собою неперервну спіральну доріжку, яка у більшості випадків бере початок від центра диска. Ця доріжка складається з поглиблень – питів на оптичних дисках.
Зчитування здійснюється тим самим лазером, але меншої потужності, недостатньої для розігріву диска: поляризований лазерний промінь проходить крізь оптичну систему й потрапляє на датчик. В залежності від його локальної намагніченості змінюється площина поляризації світла (ефект Керра), саме це визначає датчик.
Переваги магнітооптичного диска: слабка чутливість до механічних пошкоджень; гарантовано висока якість запису; велика кількість циклів «запис –стирання інформації», велика швидкість обертання диска (3 000—3 600 об/хв.), що забезпечує велику швидкість передачі даних, швидкість запису практично дорівнює швидкості зчитування й досягає кількох мегабайт в секунду.
Недоліком є значне споживання електроенергії. Для розігріву потрібні лазери великої потужності.
- Посібник
- До вивчення дисципліни
- «Функіональні та інтелектуальні
- Матеріали»
- Базові принципи функціональної електроніки
- Основні галузі функціональної електроніки
- Мікроелектроніка
- Інтегральна
- Функціональна
- Класифікація матеріалів функціональної електроніки
- Агрегатний стан та різновиди матеріалів
- Тверде тіло
- Матеріали функціональної оелектроніки
- Структура матеріалів
- Структура
- Функціональні властивості матеріалів
- Функціонально активні матеріали
- Фізичні явища та особливі властивості матеріалів функціональної електроніки
- 2.1. Особливості електрофізичних та магнітних параметрів
- 2.1.1 Магнітні характеристики речовини
- 2.1.2. Електропровідність речовин
- Tип аiiiвv
- Tип аiiвvi
- 2.1.3. Діелектричні характеристики речовин
- Особливі властивості матеріалів функціональної електроніки
- 2.2.1. Поляризаційні ефекти неелектричного походження
- 2.2.2. Ефекти взаємодії світла із речовиною.
- Ефекти взаємодії різних чинників з речовиною.
- 3. Прилади та пристрої функціональної електроніки
- 3.1. Акустоелектроніка та акустооптика
- 3.2. Оптоелектроніка
- 3.3. Магнетоелектроніка та магнетооптика
- 3.4. Діелектроніка
- 3.5. Напівпровідникова та квантова електроніка (частково)
- 4. Технології одержання функціонально активних матеріалів
- 4.1 Класифікація методів вирощування кристалів
- 4.2. Отримання кристалів з твердої фази
- 4.3. Отримання кристалів з рідкої фази
- 4.3.1 Вирощування кристалів з розплаву
- 4.4. Отримання кристалів з газової фази
- 4.5. Епітаксія Для вирощуванні тонких кристалографічно орієнтованих шарів
- 4.5.1. Газофазна епітаксія
- Космичні технології
- Список використаної літератури