稀土-過(guò)渡族金屬多層膜及其點(diǎn)陣的磁疇結(jié)構(gòu)演化過(guò)程.pdf

1、在稀土(RE)/過(guò)渡族(TM)元素（復(fù)合）多層膜體系中，由于RE的磁矩和TM的磁矩之間為反鐵磁耦合，且REs磁矩隨溫度變化顯著，因此可以通過(guò)改變多層膜的厚度、成分和溫度，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)控多層膜磁補(bǔ)償點(diǎn)和磁各向異性的目的。以多層膜為基礎(chǔ)，我們可以很容易地探索其在圖案化和復(fù)合之后可能出現(xiàn)的拓?fù)浯女牻Y(jié)構(gòu)如磁泡、磁性斯格明子和磁渦旋等，由于具有獨(dú)特的翻轉(zhuǎn)機(jī)制和拓?fù)浞€(wěn)定性，這些拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)有著巨大的信息存儲(chǔ)應(yīng)用潛力。
　　本文采用高真空磁控濺射的

2、方法制備了Fe/Gd多層膜和[Tb/Co]n/Ru/Co復(fù)合多層膜，并結(jié)合不同的微納加工手段制備了相應(yīng)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu):結(jié)合超薄雙通的多孔陽(yáng)極氧化鋁模板、氬離子刻蝕技術(shù)制備了Fe/Gd納米點(diǎn)陣結(jié)構(gòu);結(jié)合紫外光刻技術(shù)(ultraviolet photolithography)和氬離子刻蝕技術(shù)制備了[Tb/Co]n/Ru/Co的微米圓盤(pán)結(jié)構(gòu)。我們采用掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)和磁力顯微鏡(MFM

3、)等手段對(duì)樣品的形貌、磁性、磁疇結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征和研究。
　　我們采用改進(jìn)后的兩步陽(yáng)極氧化的方法，成功制備了500 nm超大孔徑的氧化鋁模板，并結(jié)合磁控濺射、氧化鋁模板工藝和氬離子刻蝕技術(shù)制備了具有周期性和尺寸均勻的Fe/Gd納米點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。磁性測(cè)量結(jié)果表明，隨著多層膜的厚度增加，薄膜的垂直各向異性逐漸增大，并形成垂直磁化的磁疇結(jié)構(gòu);利用MFM技術(shù)對(duì)連續(xù)膜和點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)與連續(xù)膜初始態(tài)為條形疇不同，點(diǎn)陣樣品可以自發(fā)形成磁泡疇結(jié)

4、構(gòu);在改變外場(chǎng)的條件下，我們對(duì)磁泡的形成和湮滅進(jìn)行了觀測(cè)，結(jié)果表明，點(diǎn)陣中磁泡的穩(wěn)定是由于點(diǎn)陣中靜磁能、各向異性能共同作用的結(jié)果;低溫20 K下，體系的垂直各向異性顯著增大，導(dǎo)致點(diǎn)陣中的磁泡疇結(jié)構(gòu)不復(fù)存在，磁疇的磁化翻轉(zhuǎn)機(jī)制類似于單疇翻轉(zhuǎn)。
　　我們結(jié)合紫外光刻技術(shù)和氬離子刻蝕技術(shù)制備了[Tb/Co]n/Ru/Co復(fù)合多層膜微米圓盤(pán)結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)中間隔離層厚度、軟磁層厚度和溫度，研究了微米圓盤(pán)中自發(fā)形成的拓?fù)潆p渦旋態(tài)結(jié)構(gòu)。利用MF