Fe-Ni多層膜的結(jié)構(gòu)與磁性研究.pdf

1、隨著信息存儲(chǔ)需求的不斷提高,磁存儲(chǔ)技術(shù)作為最主要的存儲(chǔ)方式,其研究與發(fā)展受到學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的廣泛關(guān)注。磁記錄密度已從1957年的2Kbit/in2提高到了如今的329Gbit/in2。當(dāng)硬盤記錄顆粒尺寸降低至納米量級(jí)時(shí),為了防止超順磁效應(yīng)(即保證記錄的熱穩(wěn)定性),硬盤介質(zhì)的矯頑力很大。一般而言,磁頭的寫入場(chǎng)要達(dá)到記錄介質(zhì)矯頑力的兩倍,才能有效寫入。因此,記錄密度的繼續(xù)提高,很大程度上受限于磁頭的寫入能力。
　　寫磁頭材料應(yīng)具有良好

2、的軟磁性能,包括高磁化飽和強(qiáng)度、低矯頑力、高磁導(dǎo)率等。通常,鐵基材料的飽和磁化強(qiáng)度很高;然而,它的磁晶各向異性能也很高,按照傳統(tǒng)方法難以降低其矯頑力,因此無(wú)法作為理想的磁頭材料投入應(yīng)用。但是,納米結(jié)構(gòu)介質(zhì)的發(fā)展開創(chuàng)了磁頭軟磁材料研究的新時(shí)期。通過(guò)減小晶粒尺寸,可使有效各向異性常數(shù)＜K＞相比局部的磁晶各向異性常數(shù)K1小幾個(gè)數(shù)量級(jí),有利于提高磁導(dǎo)率。多層膜濺射是一種方便有效的制備納米結(jié)構(gòu)軟磁材料的方法,IBM和Hitachi都曾采用Fe基多

3、層膜來(lái)制備高效能的磁頭。依照不同類型的中間層,鐵基軟磁多層膜大體可分為兩類:磁性中間層與非磁性中間層。后者的性能往往更好,磁性中間層能貢獻(xiàn)磁矩,提高材料的飽和磁化強(qiáng)度。
　　在本文中,我們采用Fe/Ni多層膜結(jié)構(gòu)來(lái)制備軟磁納米結(jié)構(gòu)材料介質(zhì)。Fe,Ni單層厚度遠(yuǎn)小于疇壁厚度時(shí),由于層間耦合作用,磁矩的翻轉(zhuǎn)不再受局部高磁晶各向異性的控制,而是被平均化后大為降低的各向異性所影響,因此材料的矯頑力可顯著降低。在論文的第一部分,我們分析了F

4、e/Ni的結(jié)構(gòu),以及在此結(jié)構(gòu)下的多層膜的磁性,主要討論了Fe(或Ni)層厚度變化對(duì)矯頑力的影響及其原因,還通過(guò)摻Cu層進(jìn)一步驗(yàn)證了層間耦合作用在Fe/Ni多層膜體系中的重要性。在論文的第二部分,鑒于以往的研究對(duì)軟磁多層膜的粗糙度關(guān)注有限,而隨著極薄薄膜的發(fā)展,界面情況對(duì)多層膜的結(jié)構(gòu)與磁性的影響愈發(fā)重要,我們研究了粗糙度對(duì)Fe/Ni多層膜的結(jié)構(gòu)與磁性的影響。我們使用兩種方法調(diào)控粗糙度,一是改變樣品生長(zhǎng)的溫度,二是在MgO基板預(yù)先濺射Ag作