面內取向L10-A1-FePt雙層薄膜間的交換耦合性質.pdf

1、對超高密度磁記錄介質的研究依舊是當前研究的熱門。IT行業(yè)的迅速發(fā)展，信息技術的不斷提高，促成信息記錄的容量將成為冪級數形勢的增長。所以對于超高密度磁記錄介質有著迫切的需求。盡管信號處理技術在提高，但是介質本身依然是限制存儲密度的關鍵。要滿足當下磁頭寫入場的限制以及熱擾動造成的存儲信息失真。研究者相繼提出了一些相關技術手段來應對相應的技術難題。
　　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的磁記錄單元縮小，以至于進一步提高磁存儲材料的儲存密度。雖然還有熱輔助等方式來克服材料性質的難題，但是這些技術手段都存在一定的局限性，所以直接對材料本身的結構進行改造就成了研究的熱點。能夠制備成交換耦合雙層介質的材料眾多，但是硬磁軟磁之間的擴散以及晶格不匹配等因素影響了交換耦合介質的性質。FePt正好存在硬磁和軟磁兩種常溫下穩(wěn)定的相，同材異質的材料制備交換耦合介質可以直接克服晶格不匹配等問題。
　　本文基于 F

3、ePt材料的優(yōu)良性質來研究雙層結構的交換耦合薄膜特性，并研究其磁化反轉機制等相關性質。無論是垂直交換耦合以及面內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的交換耦合介質將得到易軸不同的材料，所以基片的選擇依然是材料性質的關鍵。
　　在不同基片上濺射生長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要求磁化易軸垂直于膜面方向，面內磁記錄交換耦合介質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，使用MgO(110)可以制備面內磁記錄交換耦合介質。
　　單晶Si的晶格常數與FePt晶格常數存在較大的差異，薄膜在沉積過程中將產生大量的晶格畸變，根據實驗數據顯示，FePt在高溫熱處理過程中發(fā)生劇烈的擴散，而沒有劇烈擴散的薄膜并沒有出現垂直于膜面方向上的磁化易軸。MgO晶格常數介于 Si和FePt之間，利用MgO作為隔離層并得到(001)織構，再生長FePt

5、實現外延生長而得到(001)織構。然而數據結果說明了薄膜并沒有實現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FePt雖然存在(001)織構。然而將薄膜的平整性以及連續(xù)性放在考慮范圍以內時，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還是需要測量面內交換耦合樣品以研究交換耦合的內稟性。
　　面內交換耦合中，利用MgO(110)基片生長的FePt存在面內取

6、向。通過500℃的熱處理之后能夠得到磁化易軸在面內并且硬磁性質達到要求的L10-FePt。使用不同厚度的硬磁層生長不同厚度的軟磁層以研究交換耦合的交換作用長度與厚度的關聯(lián)。30 nm厚在500℃下熱處理的FePt交換作用長度為20-30 nm之間。
　　本實驗在存在耦合的軟磁層與硬磁層中間直接插入10 nm的MgO層進行隔離，從數據結果來看，在交換耦合中超過交換耦合作用長度的部分軟磁相同樣會受到來自交換耦合復合體的約束。MgO層的