[发明专利]一种硬盘设备

说明书

技术领域

本发明涉及大容量存储设备，尤其是涉及一种基于低摩擦的原子级光 滑表面的硬盘设备。

背景技术

目前的硬盘存储器都有以下特点：磁头、盘片及运动机构密封；固定并高 速旋转的镀磁盘片表面平整光滑；磁头沿盘片径向移动；磁头对盘片接触式启 停，但工作时呈飞行状态不与盘片直接接触。磁头在停止工作时，与磁盘是接 触的，但是在工作时呈飞行状态。

随着信息产业的发展，人类对于各式各样信息技术的需求不断上升，诸如 对信息处理的速度、信息传输的速度、人机界面的速度等等的需求永远不会满 足于现状。因此，人类对于信息存储量的需求也是一样，需要快速、超高密度、 稳定的读写的永久存储。

硬盘的存储由磁性材料上的双稳态磁单元组成，以滑动的磁头移动到存储 位置达到读写的目的。磁单元为自然的双稳态，若非读写失误，信息基本上可 以永久存储。磁单元的存储密度由原子分子的特性决定，硬盘的读写是一种近 场机制，就像原子力显微镜的极限分辨率是单原子大小一样，硬盘的存储密度 还有非常大的发展潜力，其终极密度将远远超过目前已开发量，而且随着需求 的上升，还会有更好的材料出现。但是为了获得足够的分辨率，硬盘磁头大小 必须和硬盘单位的磁单元大小相当。因此随着存储密度的不断增加，磁头的大 小也在不断减小。然而存储单元和磁头的减小会降低硬盘读写时的信号强度， 而为了保证磁头具有足够的灵敏性，就必须不断降低磁头和盘体磁性材料之间 的间距。目前硬盘的读写都是采用磁头悬浮在盘体上方几纳米高度的空气悬浮 式读写技术，降低磁头和盘体磁性材料的高度主要通过合理设计磁头外形以降 低飞行高度和选取合理的保护层、润滑层材料以降低这两层厚度来实现。然而 按照悬浮式读写技术条件，要想达到1Tbits/in²的存储密度，磁头的飞行高度必 须小于3.5纳米。如果进一步降低磁头和磁性单元的距离将受到两方面的制约： 一方面由于硬盘采用空气悬浮式读写技术，磁头在读写过程中悬浮在盘体上 方，磁头和盘体的振动，空气悬浮轴承本身的稳定性要求磁头有一定的飞行高 度；另一方面磁头需要保护层，盘体磁性材料需要保护层和润滑层，这三层材 料都需要一定的厚度，同样制约着磁头和磁性材料距离的降低。

另外，随着计算机整体性能的大幅提高，尤其是随着高速接口技术的快速 发展，硬盘的读写速度已明显落后于其他器件，成为计算机系统发展的瓶颈。 目前主流硬盘传输性能的提升主要是靠提高磁盘转速和记录密度来实现。但是 磁盘转速的提高受限于很多因素：如硬盘的机械结构、盘体的振动、空气悬浮 轴承的阻尼和稳定性、驱动马达寿命等，已经没有太大的提升空间了。而根据 前面分析磁盘记录密度的提高受限于读写信号强度以及磁单元材料性质，也很 难在短期内有重大提高。因此需要提出一种能够直接降低飞行高度的硬盘设 备，使其不仅能够实现磁头与盘体进行接触式读写，而且还能够获得读写速度 大幅提高。

此外，读写稳定性是衡量硬盘性能的另外一个重要指标。一般计算机(尤 其工业用计算机)上的硬盘都无法避免震动，高低温，高海拔等恶劣环境。硬 盘在这些恶劣条件下，不但使用寿命会缩短，而且可能会因为突发故障影响日 常生产生活。另外，传统硬盘在跌落等冲击载荷下也很容易损坏，影响数据安 全性。

发明内容

为了克服上述制约现有硬盘技术的瓶颈问题之一，本发明提出了一种新的 硬盘设备。该技术利用具有低摩擦的原子级光滑表面的材料覆盖磁头和盘体以 及利用该原子级光滑表面间范德华力来降低磁头和盘体间距，可以实现超高密 度、超高读写速度和高稳定性的新一代硬盘。

为达到上述目的，本发明提供了如下所述的技术方案。一种硬盘设备， 包括磁头和盘体，所述磁头和所述盘体具有低摩擦的原子级光滑表面。

在本发明的一个实施例中，所述低摩擦的原子级光滑表面包括单层石墨 烯、二硫化钼、铋、钼、云母之一。

在本发明的另一个实施例中，所述盘体具有覆盖整个盘体的低摩擦的原子 级光滑表面。

在本发明的另一个实施例中，所述盘体具有覆盖所述磁道部分的低摩擦的 原子级光滑表面。

在本发明的另一个实施例中，在读取数据时，所述磁头与所述盘体之间的 距离保持在1纳米之内。