超高密度磁記錄用介質(zhì)和磁頭材料的研究.pdf

1、隨著磁記錄技術(shù)的不斷發(fā)展，記錄面密度迅速提高，已經(jīng)接近磁記錄的物理極限。目前，磁記錄技術(shù)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)主要包括介質(zhì)材料和磁頭材料兩個(gè)方面。
　　 超高密度磁記錄要求寫(xiě)磁頭材料具有高的飽和磁化強(qiáng)度。Fe65Co35合金具有最高的飽和磁化強(qiáng)度值(24.5kG)，因而引起了研究人員的廣泛關(guān)注。但是，由于Fe65Co35合金的磁晶各向異性常數(shù)(～10kJ/m3)和飽和磁致伸縮系數(shù)(4.0～6.5×10-5)都很高，通常條件下制備的Fe

2、65Co35薄膜的矯頑力都很高，無(wú)法直接應(yīng)用于超高密度磁記錄磁頭材料。因此，如何改善Fe65Co35薄膜的軟磁性成了一項(xiàng)非常重要和有意義的工作。
　　 L10相FePt合金的磁晶各向異性能(Ku～7×107ergs/cm3)很高，作為超高密度垂直磁記錄介質(zhì)材料具有廣闊的應(yīng)用前景。眾所周知，作為垂直磁記錄介質(zhì)材料，F(xiàn)ePt薄膜中晶粒的易磁化軸(即c軸)應(yīng)該與膜面垂直。然而，由于FePt合金的原子密堆積面為(111)面，通常條件下制

3、備的FePt薄膜為(111)織構(gòu)，晶粒的c軸與膜面并不垂直。如何在FePt薄膜中獲得良好的(001)取向和垂直各向異性成為垂直磁記錄介質(zhì)材料研究的重要挑戰(zhàn)之一。
　　 該論文主要研究了用于超高密度磁記錄介質(zhì)材料的FePt薄膜和[Fe/Pt]n多層膜以及用于寫(xiě)磁頭材料的Fe65Co35溥膜的微結(jié)構(gòu)和磁性能。論文主要包括三部分：
　　 一、沉積在不同襯底層上的Fe65Co35薄膜的微結(jié)構(gòu)和軟磁性研究主要研究了沉積在Fe，Ni

4、80Fe20，Co93Fe7，Cu四種襯底上的Fe65Co35(100nm)薄膜的微結(jié)構(gòu)和軟磁性，并對(duì)(200)和(110)兩種織構(gòu)典型樣品的磁晶各向異性能和磁彈性各向異性能進(jìn)行計(jì)算和比較，進(jìn)而從能量的角度深入地分析和探討了不同襯底材料對(duì)Fe65Co35薄膜軟磁性改善效果不同的內(nèi)在原因。該工作得到的結(jié)論主要有以下幾點(diǎn)：
　　 (a)與直接沉積在玻璃基片上的Fe65Co35薄膜相比，使用襯底層后Fe65Co35薄膜的軟磁性明顯得到

5、改善。
　　 (b)襯底層對(duì)Fe65Co35薄膜軟磁性的改善效果與襯底層的材料和厚度密切相關(guān)，不同的襯底材料對(duì)Fe65Co35薄膜軟磁性的改善效果不同。
　　 (c)在不同材料的襯底層生長(zhǎng)的Fe65Co35薄膜的織構(gòu)不同，隨著(110)峰與(200)峰的積分強(qiáng)度比I(110)/I(200)的降低，F(xiàn)e65Co35薄膜的難軸矯頑力整體上呈下降趨勢(shì)，亦即當(dāng)擇優(yōu)取向由(110)轉(zhuǎn)變?yōu)?200)時(shí)，F(xiàn)e65Co35薄膜的軟磁性改

6、善。
　　 (d)以典型樣品為例，計(jì)算表明擇優(yōu)取向?yàn)?200)的Fe65Co35薄膜的磁晶各向異性能和磁彈性各向異性能均低于擇優(yōu)取向?yàn)?110)的Fe65Co35薄膜，因此擇優(yōu)取向?yàn)?200)的Fe65Co35薄膜的軟磁性?xún)?yōu)于擇優(yōu)取向?yàn)?110)的Fe65Co35薄膜。
　　 二、磁場(chǎng)退火對(duì)FePt薄膜微結(jié)構(gòu)、(001)取向和磁性的影響用磁控濺射法在Si基片上沉積了一系列不同厚度的FePt薄膜，并在L10相FePt合金的

7、居里溫度Tc附近對(duì)其進(jìn)行了加磁場(chǎng)熱處理，重點(diǎn)研究了磁場(chǎng)退火對(duì)FePt薄膜微結(jié)構(gòu)、(001)取向和磁性能的影響。該工作得到的結(jié)論主要有以下幾點(diǎn)：
　　 (a)通過(guò)磁場(chǎng)退火的方法可以有效地改善FePt薄膜的(001)取向。
　　 (b)當(dāng)?shù)蜏仉A段的退火溫度在FePt合金的居里溫度Tc附近時(shí)，F(xiàn)ePt薄膜的(001)取向最明顯，退火效果最好。先在700℃退火30分鐘，再在478℃退火60分鐘后的FePt(20nm)薄膜的(00

8、1)峰與(111)峰的積分強(qiáng)度比I(001)/I(111)接近于7.
　　 (c)在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，這可能是一種改善FePt薄膜(001)取向和垂直各向異性的新方法。
　　 三、非外延[Fe/Pt]n多層膜的微結(jié)構(gòu)和磁性能研究主要研究了采用非外延方法生長(zhǎng)的一系列[Fe/Pt]n(n=8，16，20，32)多層膜的微結(jié)構(gòu)和磁性，重點(diǎn)討論了Fe層和Pt層之間的界面效應(yīng)對(duì)[Fe/Pt]n多層膜垂直各向異性的影響，并通過(guò)測(cè)量[F

9、e/Pt]n多層膜典型樣品和相同厚度FePt單層膜的δM(H)曲線的方法分析了薄膜中晶粒之間的磁相互作用。該工作得到的主要結(jié)論有以下幾點(diǎn)：
　　 (a)所制備[Fe/Pt]n多層膜的擇優(yōu)取向?yàn)?111)取向，卻呈現(xiàn)出一定的垂直各向異性。
　　 (b)[Fe/Pt]n多層膜的垂直各向異性與循環(huán)周期數(shù)n密切相關(guān)，隨著周期數(shù)n的增加，[Fe/Pt]n多層膜的垂直各向異性先增大后減小，垂直各向異性的增強(qiáng)很可能是由Fe層和Pt層接