Рутений в магнитных средах хранения данных: жёсткие диски и MRAM

Рутений — ключевой конструкционный материал современных жёстких дисков (HDD) и перспективных устройств магнитной оперативной памяти (MRAM). Тонкие слои Ru выполняют роль антиферромагнитной обменной прослойки, определяющей плотность записи данных.

Перпендикулярная магнитная запись (PMR)

В PMR-средах используется структура: нижний ферромагнитный слой (CoCr) → Ru-прослойка (0,8–1,2 нм) → верхний записывающий слой (CoCrPt). Ru обеспечивает антиферромагнитную связь (RKKY-взаимодействие) между слоями, повышая коэрцитивную силу и уменьшая переходный шум. Плотность записи PMR-дисков — до 3 Тбит/дюйм².

Технология напыления

Ru-слои наносятся методом DC-магнетронного распыления Ru-мишеней (чистота 99,95–99,99%) в атмосфере Ar при давлении 0,3–3 Па. Скорость осаждения 0,5–2 нм/с. Температура подложки 100–200 °C. Однородность слоя ±2% по диаметру 300-мм пластины. ГК «Тантал» поставляет Ru-мишени круглой и прямоугольной формы.

MRAM и спинтроника

В туннельных магниторезистивных переходах (MTJ) Ru используется в слое спиновой блокировки (spin valve) для магнитной изоляции. Перспективное применение — STT-MRAM (Spin-Transfer Torque MRAM), где Ru-прослойка обеспечивает синтетический антиферромагнит в опорном слое переходов с туннельным магниторезистивным эффектом > 200%.