高密度磁記錄介質(zhì)用Fe(Co)Pt納米結(jié)構(gòu)的制備與研究.pdf

1、針對(duì)垂直磁記錄介質(zhì)發(fā)展過(guò)程中遇到的“三難”問(wèn)題，圖形化磁記錄介質(zhì)由于在解決熱穩(wěn)定性方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而引起人們廣泛關(guān)注。但是如何獲得大面積、高度有序的高密度圖形化介質(zhì)還是比較困難的。作為超高密度磁記錄介質(zhì)的材料，如FePt、CoPt，還要求其在具有高化學(xué)有序度的同時(shí)保持易磁化軸的垂直取向，因此對(duì)材料的工藝有著更苛刻的要求。
　　而熱輔助磁記錄技術(shù)是利用激光瞬間局部加熱記錄層到居里溫度(Tc)附近來(lái)解決高磁晶各向異性常數(shù)(Ku)材料

2、的寫入場(chǎng)問(wèn)題。但是作為記錄層的金屬薄膜材料通常具有較差的光吸收性質(zhì)，導(dǎo)致很大一部分光被反射或者透射。因此要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)其中一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是如何將激光能量傳遞給記錄層，并為之有效吸收。
　　本論文采用電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備了多孔氧化鋁(AAO)模板，并將超薄AAO模板成功地轉(zhuǎn)移在各種所需基底上。結(jié)合該模板與磁控濺射制備了L10-Fe(Co)Pt納米反點(diǎn)陣列，并研究了反點(diǎn)陣列納米孔尺寸對(duì)其磁性的影響。通過(guò)AAO模板獲得一種特殊形貌的F

3、ePt納米條紋結(jié)構(gòu)，并對(duì)樣品的晶粒間相互作用以及磁化反轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行了探索。采用磁控濺射法制備了Ag/SiO2/FePt納米共振腔超吸收結(jié)構(gòu)，研究了中間層厚度對(duì)FePt光吸收性質(zhì)的調(diào)節(jié)作用，并對(duì)其進(jìn)行了激光加熱實(shí)驗(yàn)。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）采用兩步氧化法對(duì)高純Al片進(jìn)行電化學(xué)陽(yáng)極處理，在厘米尺寸獲得了高度有序的多孔陣列結(jié)構(gòu)。通過(guò)使用PMMA保護(hù)膠結(jié)合濾紙實(shí)現(xiàn)了對(duì)厚度只有幾百納米超薄模板在去鋁基與阻擋層的過(guò)程中進(jìn)行多次轉(zhuǎn)移和清洗，

4、并可以將其完整無(wú)損地轉(zhuǎn)移在各種所需基底上。以此為模板制備納米結(jié)構(gòu)可以復(fù)制模板規(guī)則的多孔陣列結(jié)構(gòu)獲得納米點(diǎn)陣列，其尺寸主要由所用模板決定。在AAO模板的制備過(guò)程中，電解液類型和氧化電壓決定了模板的孔徑與孔間距；通過(guò)延長(zhǎng)在磷酸中的浸泡時(shí)間可以進(jìn)一步增加模板的孔徑；而二次氧化時(shí)間決定模板的孔深，通過(guò)改變這些實(shí)驗(yàn)條件模板的尺寸可以在大范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。
　?。?）采用較厚的AAO模板直接濺射沉積制備FePt反點(diǎn)陣列，其孔徑可以小至8 nm，

5、孔密度高達(dá)7.8×1011 inch?2。分別研究了具有不同孔密度、孔徑以及磁性層厚度反點(diǎn)陣列的磁性。結(jié)果表明：隨著納米孔密度和孔徑的增大，反點(diǎn)陣列的釘扎效果增強(qiáng)，矯頑力(Hc)增大；然而當(dāng)固定孔密度增加孔徑到一定值時(shí)，反點(diǎn)陣列的Hc反而減小。這可能是由于對(duì)于孔徑較大的納米孔已經(jīng)偏離其理想的反點(diǎn)陣列結(jié)構(gòu)。同時(shí)隨著沉積層厚度的增加反點(diǎn)陣列的平均孔徑減小而且有一部分孔被封閉，導(dǎo)致納米孔徑與孔密度均減小，因此釘扎效果減弱，Hc變小。此外，通過(guò)

6、減小Al片陽(yáng)極氧化過(guò)程中的氧化電壓獲得了一種納米條紋型模板，沉積在其上的FePt厚度為25 nm時(shí)仍然可以復(fù)制這種特殊的條紋型結(jié)構(gòu)。與相同厚度的連續(xù)膜相比，由于受到模板對(duì)橫向生長(zhǎng)方向的限制作用，可以避免 FePt在高溫相變的過(guò)程中顆粒長(zhǎng)大與聚集，從而減弱顆粒間強(qiáng)的交換耦合作用；同時(shí)這種特殊的結(jié)構(gòu)可以使FePt的磁化反轉(zhuǎn)傾向于自旋旋轉(zhuǎn)模式(spin rotation mode)。
　?。?）采用超薄AAO模板作為掩膜板對(duì)具有垂直取向

7、的L10-CoPt薄膜進(jìn)行干法刻蝕可以在厘米尺寸獲得高度有序的CoPt反點(diǎn)陣列。采用這種方法，一方面可以避免FePt沉積在AAO模板的納米孔壁上影響釘扎效果，同時(shí)也可避免FePt沉積在比較粗糙的模板表面對(duì)垂直取向造成破壞；另一方面這種方法可以在保持薄膜良好晶體結(jié)構(gòu)和垂直取向的情況下引入一定密度分布的非磁性納米孔陣列，通過(guò)使用不同尺寸的模板可以調(diào)節(jié)所制備反點(diǎn)陣列的尺寸。這種非磁性納米孔可以作為釘扎點(diǎn)阻礙疇壁位移從而使疇壁的磁化反轉(zhuǎn)變得更加

8、困難、增大矯頑力、穩(wěn)定磁疇。
　?。?）采用磁控濺射法制備用作熱輔助磁記錄介質(zhì)的Ag/SiO2/FePt納米共振腔超吸收結(jié)構(gòu)。其中Ag可以作為非常好的反射層，SiO2是提供額外相位的光無(wú)損層，F(xiàn)ePt層為吸收層，這種三層膜結(jié)構(gòu)可以表現(xiàn)出強(qiáng)干涉效應(yīng)。結(jié)果表明，通過(guò)改變中間SiO2層厚度可以有效地調(diào)節(jié)FePt層吸收的強(qiáng)度和峰位。當(dāng)SiO2層厚度為120-140 nm時(shí)，Ag/SiO2/FePt結(jié)構(gòu)對(duì)830 nm處激光表現(xiàn)出了強(qiáng)吸收，其

9、中大于85％的光被FePt層吸收，用于激發(fā)其電子震蕩而產(chǎn)生能量損耗。進(jìn)行的激光加熱實(shí)驗(yàn)表明此能量損耗將以熱的形式被FePt吸收從而使自身溫度升高。
　　綜上所述，我們制備出了具有良好垂直取向的L10-Fe(Co)Pt納米反點(diǎn)陣列，通過(guò)改變AAO模板的制備條件可以方便地調(diào)節(jié)所制備納米結(jié)構(gòu)的形貌和尺寸從而對(duì)其磁性能進(jìn)行調(diào)控。通過(guò)將納米共振腔超吸收結(jié)構(gòu)引入到熱輔助磁記錄介質(zhì)中，可以有效地增強(qiáng)記錄層對(duì)激光的吸收效率。這些研究將為實(shí)現(xiàn)超高密