面內(nèi)取向L10-A1-FePt雙層薄膜間的交換耦合性質(zhì).pdf

1、對超高密度磁記錄介質(zhì)的研究依舊是當前研究的熱門。IT行業(yè)的迅速發(fā)展，信息技術(shù)的不斷提高，促成信息記錄的容量將成為冪級數(shù)形勢的增長。所以對于超高密度磁記錄介質(zhì)有著迫切的需求。盡管信號處理技術(shù)在提高，但是介質(zhì)本身依然是限制存儲密度的關(guān)鍵。要滿足當下磁頭寫入場的限制以及熱擾動造成的存儲信息失真。研究者相繼提出了一些相關(guān)技術(shù)手段來應對相應的技術(shù)難題。
　　交換耦合作用可以顯著的減小硬磁顆粒的矯頑力以滿足寫入場的限制。高磁晶各向異性的硬磁顆

2、粒能夠使得單位體積內(nèi)的磁記錄單元縮小，以至于進一步提高磁存儲材料的儲存密度。雖然還有熱輔助等方式來克服材料性質(zhì)的難題，但是這些技術(shù)手段都存在一定的局限性，所以直接對材料本身的結(jié)構(gòu)進行改造就成了研究的熱點。能夠制備成交換耦合雙層介質(zhì)的材料眾多，但是硬磁軟磁之間的擴散以及晶格不匹配等因素影響了交換耦合介質(zhì)的性質(zhì)。FePt正好存在硬磁和軟磁兩種常溫下穩(wěn)定的相，同材異質(zhì)的材料制備交換耦合介質(zhì)可以直接克服晶格不匹配等問題。
　　本文基于 F

3、ePt材料的優(yōu)良性質(zhì)來研究雙層結(jié)構(gòu)的交換耦合薄膜特性，并研究其磁化反轉(zhuǎn)機制等相關(guān)性質(zhì)。無論是垂直交換耦合以及面內(nèi)交換耦合都能夠提高磁記錄密度。因此在不同取向的基片上生長的交換耦合介質(zhì)將得到易軸不同的材料，所以基片的選擇依然是材料性質(zhì)的關(guān)鍵。
　　在不同基片上濺射生長FePt薄膜并采用不同溫度熱處理2 h得到L10-FePt。垂直磁記錄交換耦合介質(zhì)要求磁化易軸垂直于膜面方向，面內(nèi)磁記錄交換耦合介質(zhì)要求磁化易軸平行于膜面方向。因而使用

4、Si(001)基片和MgO(001)基片可以制備垂直磁記錄交換耦合介質(zhì)，使用MgO(110)可以制備面內(nèi)磁記錄交換耦合介質(zhì)。
　　單晶Si的晶格常數(shù)與FePt晶格常數(shù)存在較大的差異，薄膜在沉積過程中將產(chǎn)生大量的晶格畸變，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)ePt在高溫熱處理過程中發(fā)生劇烈的擴散，而沒有劇烈擴散的薄膜并沒有出現(xiàn)垂直于膜面方向上的磁化易軸。MgO晶格常數(shù)介于 Si和FePt之間，利用MgO作為隔離層并得到(001)織構(gòu)，再生長FePt

5、實現(xiàn)外延生長而得到(001)織構(gòu)。然而數(shù)據(jù)結(jié)果說明了薄膜并沒有實現(xiàn)磁化易軸為垂直于膜面方向。因此MgO只起到了隔斷作用。
　　直接使用MgO(001)基片生長FePt雖然存在(001)織構(gòu)。然而將薄膜的平整性以及連續(xù)性放在考慮范圍以內(nèi)時，雖然得到了磁化易軸方向是垂直于膜面的平整薄膜，但是要看清交換耦合性質(zhì)還是需要測量面內(nèi)交換耦合樣品以研究交換耦合的內(nèi)稟性。
　　面內(nèi)交換耦合中，利用MgO(110)基片生長的FePt存在面內(nèi)取

6、向。通過500℃的熱處理之后能夠得到磁化易軸在面內(nèi)并且硬磁性質(zhì)達到要求的L10-FePt。使用不同厚度的硬磁層生長不同厚度的軟磁層以研究交換耦合的交換作用長度與厚度的關(guān)聯(lián)。30 nm厚在500℃下熱處理的FePt交換作用長度為20-30 nm之間。
　　本實驗在存在耦合的軟磁層與硬磁層中間直接插入10 nm的MgO層進行隔離，從數(shù)據(jù)結(jié)果來看，在交換耦合中超過交換耦合作用長度的部分軟磁相同樣會受到來自交換耦合復合體的約束。MgO層的