超高密度磁記錄介質(zhì)用Fe-Pt薄膜的研究.pdf

1、由于超順磁效應(yīng)的限制，使用傳統(tǒng)的CoCr基薄膜介質(zhì)的硬磁盤(pán)系統(tǒng)記錄潛力已經(jīng)發(fā)揮到了極點(diǎn)，要想繼續(xù)提高磁記錄系統(tǒng)的記錄面密度，必須探尋新的材料。本論文主要研究了FePt薄膜作為下一代垂直磁記錄介質(zhì)的可行性。由于化學(xué)有序的fct-FePt相具有高單軸磁晶各向異性能(7×107erg/cm3)，允許把晶粒尺寸降低到幾個(gè)納米左右，同時(shí)保持足夠的熱穩(wěn)定性，從而可以獲得更小的記錄信息單元，以實(shí)現(xiàn)更高的記錄密度。 本論文主要圍繞著兩個(gè)問(wèn)題展開(kāi)

2、：第一部分是致力于降低FePt和FePt-Al2O3薄膜中FePt相的有序化溫度。由于FePt薄膜從fcc到fct相的轉(zhuǎn)變溫度為500℃～600℃，目前的磁盤(pán)生產(chǎn)線都不能承受如此高溫，因此降低FePt相的有序化溫度就變得非常重要。我們通過(guò)在濺射過(guò)程中添加N2和原位有序兩種方法在一定程度上降低了FePt相的有序化溫度，主要得到了以下結(jié)果： 1)濺射過(guò)程中添加15％的N2使FePt-Al2O3(15vol.％)薄膜中FePt的有序化

3、溫度降低了100℃左右，并且薄膜的織構(gòu)從原來(lái)的(111)織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殡s亂取向。結(jié)構(gòu)分析表明熱處理過(guò)程中N原子的釋放在薄膜中形成了大量的空穴，這有利于FePt相的有序化。 2)原位有序制備的FePt薄膜其有序化溫度可以降低到250℃左右，F(xiàn)ePt-Al2O3(15vol.％)薄膜的有序化溫度為400℃左右，這兩個(gè)溫度比熱處理的方法的有序化溫度低200℃左右。 3)400℃下沉積的FePt-Al2O3(15vol.％)薄膜中F

4、ePt的晶粒大小約為6nm左右，已經(jīng)達(dá)到了超高密度垂直磁記錄介質(zhì)的要求，然而FePt晶粒大小分布需要進(jìn)一步改善。 4)原位有序的FePt和FePt-Al2O3(15vol.％)薄膜的低溫有序化和我們所使用的濺射裝置的靶到基片的間距較小有關(guān)，從而低氣壓下被濺射的原子在到達(dá)基片時(shí)具有較高的能量，這部分能量有助于薄膜的低溫有序化。 第二部分主要致力于制備垂直取向的FePt薄膜，討論了它們作為垂直磁記錄介質(zhì)的可行性。由于垂直磁記

5、錄技術(shù)要求磁記錄介質(zhì)薄膜中晶粒的易磁化方向垂直于膜面，對(duì)于FePt薄膜來(lái)說(shuō)，即具有(001)取向。我們?cè)诒菊撐闹胁捎肅r(W)襯底層和[Fe/Pt]n多層兩種方法制備了垂直取向FeFePt薄膜，主要結(jié)論如下： 1)直接沉積在Cr(200)襯底上的FePt或FePtCu薄膜主要表現(xiàn)為(200)織構(gòu)。 2)使用5nm的Mo中間層，有效地抑制了FePt層和Cr襯底層之間的擴(kuò)散，F(xiàn)ePt(20nm)/Mo(5nm)/Cr(80n

6、m)薄膜的矯頑力高達(dá)9kOe，同時(shí)得到了較好的(001)擇優(yōu)取向的FePt薄膜。 3)在Cr襯底層中添加少量W元素實(shí)現(xiàn)了FePt層的織構(gòu)從(200)向(001)轉(zhuǎn)變，當(dāng)襯底層中W含量為15at.％時(shí)，得到了較強(qiáng)的(001)織構(gòu)的FePt薄膜。 4)在溫度為500℃的基片上采用交替沉積的FePt薄膜表現(xiàn)出較強(qiáng)的(001)織構(gòu)，當(dāng)單層厚度為5nm，總厚度大于50nm，成分為Fe55Pt45的薄膜表現(xiàn)出最強(qiáng)的(001)織構(gòu)，進(jìn)

7、一步熱處理可以增強(qiáng)(001)織構(gòu)。(001)織構(gòu)的出現(xiàn)與起始層的織構(gòu)及熱處理過(guò)程中晶粒的長(zhǎng)大有關(guān)。 5)[Pt(2.6nm)/Fe(2.4nm)]n薄膜中反磁化過(guò)程主要以疇壁位移為主，熱處理后FePt晶粒長(zhǎng)大，減小了晶粒邊界對(duì)疇壁位移的釘扎，從而薄膜反磁化過(guò)程表現(xiàn)出更加明顯的成核場(chǎng)機(jī)制。 本論文在降低FePt相的有序化溫度和制備垂直取向的FePt薄膜方面取得了一定的進(jìn)展，其中FePt(20nm)/Pt(5nin)/Cr8