L1-,0-FePt基磁記錄介質(zhì)材料的研究.pdf

1、信息時(shí)代的今天，磁記錄是主要的存儲手段。人們在追求大容量硬盤的同時(shí)對記錄密度提出了更高的要求。業(yè)界只有通過利用新材料、新的磁學(xué)現(xiàn)象來開發(fā)新的記錄方式來滿足大眾的需求。希捷與日立目前走在前列，這兩家公司所提出的熱輔助磁記錄(HeatAssistedMagneticRecording，HAMR)技術(shù)有望成為垂直記錄的取代者，并讓每平方英寸1Tbit的存儲密度成為可能。本論文就是在這種背景下展開研究的，對熱輔助磁存儲的介質(zhì)材料制備、性能和復(fù)合

2、介質(zhì)結(jié)構(gòu)方面作一個深入的研究，提出了基于LloFePt納米顆粒膜的復(fù)合結(jié)構(gòu)介質(zhì)膜。 本論文主要包含以下幾個內(nèi)容： 第一，我們在實(shí)驗(yàn)上探索了用非外延的方式來獲得c軸垂直取向的LloFePt薄膜。在Si襯底上覆蓋一層超薄的1nln厚的FeOx層，然后將6nm的FePt沉積在它上面。通過控制退火條件，可以得到c軸垂直取向的高度有序化的LloFePt膜。通過HRTEM，我們發(fā)現(xiàn)室溫下生長得到的FeOx層其結(jié)晶不好，而退火之后轉(zhuǎn)變

3、為晶格相，結(jié)晶變好，而室溫下沉積得到的FePt是多晶的(n1)織構(gòu)，在600℃下10min退火后轉(zhuǎn)變?yōu)?001)織構(gòu)，同時(shí)完成了從A1相到Llo相的有序化過程。通過1nm的FeOx和Fe作為底層的對比研究發(fā)現(xiàn)，沉積態(tài)下他們都是(n1)織構(gòu)，而600℃退火后，他們都獲得了完全有序化的Llo相，可是只有FeOx才能使得FePt完全(001)織構(gòu)，而Fe層上的FePt除了獲得部分(001)織構(gòu)外，還有(111)織構(gòu)。從HRTEM的剖面圖知道，

4、這個差別應(yīng)該起源于退火過程中FeOx層和FePt層互溶很小，始終保持清晰的界面，而Fe層在退火過程中和FePt互溶形成合金態(tài)，界面不清晰。而后來的實(shí)驗(yàn)表明FeOx或是Fe層在室溫下是(110)織構(gòu)，而經(jīng)過600℃退火后轉(zhuǎn)變?yōu)?200)織構(gòu)。從而說明在退火過程中，F(xiàn)ePt在FeOx層和Fe層上的c軸取向差別主要是由于受底層影響的程度不同而導(dǎo)致的。FeOx層在轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的過程中促進(jìn)了FePt的取向，F(xiàn)e層由于互溶而沒有使得FePt完全(00

5、1)織構(gòu)。同時(shí)，我們研究了FePt室溫下沉積在不同的襯底：MgO(200)，SrTi03(200)，Si(100)上，其中Si上覆蓋了一層1nnl厚的FeOx。在完全相同的沉積條件和退火條件下，由XRD測試發(fā)現(xiàn)，相同溫度下的有序度在SrTi03上最低，F(xiàn)eOx層上最大，MgO處于中間；然而FePtc軸方向晶格參數(shù)剛好和有序度相反，在SrTi03上最大，而FeOx層上最小，MgO處于中間。通過研究發(fā)現(xiàn)這是由于應(yīng)力不同導(dǎo)致這一結(jié)果；

6、 第二，為了改善FePt高矯頑力的寫入能力，我們試著制備了FePt的c軸和法線有一定夾角的薄膜。實(shí)驗(yàn)上使用經(jīng)化學(xué)各向異性腐蝕的si片作為襯底(其表面呈金字塔織構(gòu))，研究發(fā)現(xiàn)L10FePt的c軸由不同取向組成，主要是垂直取向，而其他的取向傾斜于表面。當(dāng)外磁場沿著垂直方向磁化時(shí)，易軸傾斜的晶粒先翻轉(zhuǎn)，然后帶動整個薄膜磁化翻轉(zhuǎn)。在金字塔Si片上獲得了小矯頑力，合適的矯頑力斜率α和高矩形比的LloFePt，而且矯頑力在傾斜的方向上增加：第三，改

7、善FePt高矯頑力的另一種方式就是熱輔助磁記錄，為了滿足記錄要求的溫度特性，因此我們設(shè)計(jì)了一種新的交換耦合的復(fù)合結(jié)構(gòu)介質(zhì)薄膜：TbFeCo-FePt雙層膜。由實(shí)驗(yàn)測試表明，雙層薄膜的矯頑力隨溫度變化趨勢可以滿足熱輔助記錄的要求，同時(shí)我們對這種新結(jié)構(gòu)的交換耦合(亞鐵磁一硬磁的垂直交換耦合)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)他們之間存在著強(qiáng)耦合，同時(shí)，通過調(diào)節(jié)界面耦合強(qiáng)度可以控制雙層膜的翻轉(zhuǎn)場； 最后，我們對交換耦合的復(fù)合介質(zhì)(ECC)進(jìn)行了研究，選

8、擇了Fe(NiFe,CoFe)一FePt雙層膜作為研究的體系，他們之間是平行易軸的軟磁和垂直易軸的硬磁之間交換耦合。在我們選擇的軟磁厚度里(0～3am)，F(xiàn)ePt與Fe(NiFe,CoFe)之間表現(xiàn)出整體的磁化行為，隨著軟磁層厚度的增加，矯頑力和矩形度都降低。在FcPt和CoFe之間插入一個非磁的Cu層之后，隨Cu層厚度的增加，其矯頑力先降低再增加，這表明隨著非磁厚度增加，F(xiàn)ePt和CoFe之間耦合程度降低。當(dāng)為4am厚時(shí)，其矯頑力和單