“巨磁电阻”效应

瑞典皇家科学院2007年10月9日宣布，法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔共同获得2007年诺贝尔物理学奖。这两名科学家获奖的原因是先后独立发现了“巨磁电阻”（Giant MagnetoResistance，GMR）效应。

所谓“巨磁电阻”效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。根据这一效应开发的小型大容量计算机硬盘已得到广泛应用。瑞典皇家科学院在评价这项成就时表示，今年的诺贝尔物理学奖主要奖励“用于读取硬盘数据的技术，得益于这项技术，硬盘在近年来迅速变得越来越小”。这项技术被认为是“前途广阔的纳米技术领域的首批实际应用之一”。得益于“巨磁电阻”效应这一重大发现，最近20多年来，我们开始能够在笔记本电脑、音乐播放器等所安装的越来越小的硬盘中存储海量信息。巨磁阻磁头GMR磁头与MR磁头一样，是利用特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据，但是GMR磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构，比MR磁头更为敏感，相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化，从而可以实现更高的存储密度，现有的MR磁头能够达到的盘片密度为3Gbit－5Gbit/in2（千兆位每平方英寸），而GMR磁头可以达到10Gbit－40Gbit/in2以上。目前GMR磁头已经处于成熟推广期，在今后的数年中，它将会逐步取代MR磁头，成为最流行的磁头技术。

垂直记录技术

2005年4月，日立公司举行了一次小型技术讲解会，在会议上，日立公司详细讲解了其最新的垂直记录技术(Perpendicular Magnetic Recording, PMR)，这项技术可以使得磁记录密度达到230GB/in2,把现有的磁记录密度提高了一倍。这意味着不远的将来，我们可以购买到容量为20GB的Microdrive 微硬盘 或者容量为1TB的3.5英寸硬盘。当时日立预计PMR技术将会在2007年应用到各种硬盘产品中，而且在未来的5-7年间，还会进一步推动记录密度的提升，1英寸硬盘的容量届时也会达到60GB左右。

微观上看，磁记录单元的排列方式有了变化，从原来的“首尾相接”的水平排列，变为了“肩并肩”的垂直排列。磁头的构造也有了改进，并且增加了软磁底层。这样做的好处是:
1、磁盘材料可以增厚，让小型磁粒更能抵御超顺磁现象的不利影响；
2、软磁底层让磁头可以提供更强的磁场，让其能够以更高的稳定性将数据写入介质；
3、相邻的垂直比特可以互相稳定。

目前的利用垂直记录技术的3.5英寸7200RPM硬盘的单碟容量最高能达到334GB，组建1TB也仅需要三张碟，六个磁头，性能相对前代产品将有较大幅度的提升。