数据存储在信息时代至关重要。而低成本高密度的海量数据存储则离不开机械硬盘。热辅助磁记录(Heat-Assisted Magnetic Recording, HAMR)技术利用瞬态激光加热来帮助磁纪录位元实现反转，有望将记录密度提升至10-100 Tb/in2 （每平方英寸1013 -1014位元）。要实现其工业化生产，其中一个关键的问题是如何将激光能量有效地传递给介质层，并为之有效吸收。目前，HAMR关于光的设计方面主要集中在如何获得尺寸小于衍射极限的激光斑点并且将大部分激光能量传递给这一小的斑点上，而对于作为记录层的金属薄膜材料的光吸收性质则研究较少。一方面金属薄膜通常表现出高的反射率，另一方面超薄磁记录介质的光学长度远小于光波长，从而导致相当部分的光被透射。综合这两个因素，入射光中只有极少部分被介质层吸收而转化成热量，因而不能有效地利用激光能量来加热自身。这些被反射或透射的光会增加器件能量损耗及散热负担。更严重的问题是被记录层反射出去的光会破坏位于其上的写头，最终导致器件寿命的缩短。因此无论从能耗的角度还是器件寿命的角度，增强记录层对激光的吸收效率都是非常重要的。

为解决这一问题，邓晨华博士（导师：曾浩教授、许小红教授）与合作者联合攻关，成功设计和制备出纳米谐振腔超吸收结构，从而大大增强了超薄记录层与光的相互作用。通过改变谐振腔中介电层的厚度，可以系统地调节体系的光吸收性质，能够实现对用于HAMR的波长为830 nm的半导体激光的强吸收。经过结构优化，仅仅10nm 的磁记录层可以吸收高达接近90%的光能，并将反射率降低了50%以上。通过红外相机检测，体系吸收的能量可以有效地转化为热并使记录层温度升高。这一巧妙的设计有助于降低热辅助磁记录器件的能耗并避免激光写头老化。相关成果发表在Nano Energy, DOI: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.06.036。期刊影响因子为12.343。

图FePt薄膜在(a)玻璃基片和(b)纳米共振腔结构上与光相互作用情况的示意图；(c) Ag/SiO2/FePt结构的反射光谱随SiO2厚度的变化；(d)Ag/SiO2(140nm)/FePt和Ag/SiO2(220nm)/FePt激光加热的温度变化。