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

1、對(duì)超高密度磁記錄介質(zhì)的研究依舊是當(dāng)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(jí)數(shù)形勢(shì)的增長(zhǎng)。所以對(duì)于超高密度磁記錄介質(zhì)有著迫切的需求。盡管信號(hào)處理技術(shù)在提高，但是介質(zhì)本身依然是限制存儲(chǔ)密度的關(guān)鍵。要滿足當(dāng)下磁頭寫入場(chǎng)的限制以及熱擾動(dòng)造成的存儲(chǔ)信息失真。研究者相繼提出了一些相關(guān)技術(shù)手段來(lái)應(yīng)對(duì)相應(yīng)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(chǎng)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(jìn)一步提高磁存儲(chǔ)材料的儲(chǔ)存密度。雖然還有熱輔助等方式來(lái)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(duì)材料本身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造就成了研究的熱點(diǎn)。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(kuò)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(wèn)題。
　　本文基于 F

3、ePt材料的優(yōu)良性質(zhì)來(lái)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(jī)制等相關(guān)性質(zhì)。無(wú)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)程中將產(chǎn)生大量的晶格畸變，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)ePt在高溫?zé)崽幚磉^(guò)程中發(fā)生劇烈的擴(kuò)散，而沒(méi)有劇烈擴(kuò)散的薄膜并沒(méi)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(zhǎng)FePt

5、實(shí)現(xiàn)外延生長(zhǎng)而得到(001)織構(gòu)。然而數(shù)據(jù)結(jié)果說(shuō)明了薄膜并沒(méi)有實(shí)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(zhǎng)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(shí)，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(cè)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(zhǎng)的FePt存在面內(nèi)取

6、向。通過(guò)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(dá)到要求的L10-FePt。使用不同厚度的硬磁層生長(zhǎng)不同厚度的軟磁層以研究交換耦合的交換作用長(zhǎng)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(zhǎng)度為20-30 nm之間。
　　本實(shí)驗(yàn)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(jìn)行隔離，從數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)看，在交換耦合中超過(guò)交換耦合作用長(zhǎng)度的部分軟磁相同樣會(huì)受到來(lái)自交換耦合復(fù)合體的約束。MgO層的