磁記錄薄膜和光存儲(chǔ)薄膜

1、7.5磁記錄薄膜和光存儲(chǔ)薄膜2021/3/1112021/3/11#報(bào)告人：趙定武2021/3/1127.51復(fù)合磁頭和薄膜磁頭7.5.2磁記錄介質(zhì)薄膜及制造技術(shù)*矗7.5.3光存儲(chǔ)介質(zhì)概況2021/3/1132021/3/11#7.5.4磁光存儲(chǔ)和相變光存儲(chǔ)2021/3/114磁性存儲(chǔ)技術(shù)在現(xiàn)代技術(shù)中舉足輕重。由于磁 信號(hào)的記錄密度在很大程度上取決于磁頭縫隙的寬 度、磁頭的飛行高度以及記錄介質(zhì)厚度，因此就需 要不斷減小磁頭體積和磁記錄介質(zhì)厚度。薄膜自身 飽和磁化強(qiáng)度較高，允許采用的磁性介質(zhì)厚度更小, 性質(zhì)也更均勻，因此薄膜磁頭材料和薄膜磁存儲(chǔ)介 質(zhì)是發(fā)展的主要方向之一。對(duì)于磁頭材料，需要其具

2、有典型的軟磁特性，即 飽和磁化強(qiáng)度高，矯頑力低，磁導(dǎo)率高，磁致伸 縮系數(shù)低，允許使用頻率高。對(duì)于磁記錄介質(zhì)，要求其具有典型的硬磁性能， 即飽和磁化強(qiáng)度高，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度高及適當(dāng)?shù)?矯頑力水平。751復(fù)合磁頭和薄膜磁頭通常的磁頭使用的是高導(dǎo) 磁率的燒結(jié)鐵氧體，具有 很好的軟磁性能和耐磨性 ,電阻率高，高頻性好。但磁化強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于合金 軟磁材料。如右表。性能Mo坡莫 合金熱壓Mn- Zn鐵氧體Fe-Si-AI 合金飽和磁通 密度/T0.80.4-0.61.0矯頑力/A/m212-162磁導(dǎo)率/H/m110003000 100008000電阻率/Qcm0.000150.000085維氏硬度12070

3、0480為進(jìn)一步提高磁頭性能， 一方面可采用電鍍、濺射 、蒸發(fā)等方法，在上述磁 頭間隙處沉積一層厚度為 幾微米的軟磁性能較好的 合金薄膜；另一方面完全 采用薄膜技術(shù)，將磁性材 料和磁場(chǎng)線圈都沉積在特 定襯底上。采用薄膜技術(shù) 制備的磁頭具有較高靈敏 度，縮小尺寸，提高記錄 密度提高磁頭靈敏度的一個(gè)重要措施是繼續(xù)提高磁 性薄膜材料的飽和磁化強(qiáng)度。以分子束外延的方法 在GaAs襯底上外延制的了 Fe16N2這一 Fe的亞穩(wěn)態(tài) 氮化物，據(jù)稱其飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到2.6A/m,是一個(gè)很 有希望的磁頭材料。磁致電阻效應(yīng)是在外磁場(chǎng)變化的同時(shí)材料的電阻 率產(chǎn)生相應(yīng)變化，利用此效應(yīng)可制成磁頭。只讀 不寫。靈敏度高，

4、信號(hào)強(qiáng)度不受磁頭運(yùn)動(dòng)速度影 響，不需感應(yīng)線圈。利用它與薄膜技術(shù)結(jié)合，可 有效減小體積。2021/3/117磁性薄膜研究的重要進(jìn)展之一是" 超咼磁阻材料的發(fā)現(xiàn)如右圖所示，由濺射 方法制備的Fe-Cr多層 膜材料顯出極高磁阻 效應(yīng)。這種巨磁阻效 應(yīng)的產(chǎn)生與鐵磁性的 Fe成分層間的反鐵磁 性耦合作用有關(guān)。目前，這類巨磁阻薄 膜材料已被廣泛應(yīng)用 于硬磁盤讀寫磁頭技7 5 2g記錄介質(zhì)薄月冬及制罟技術(shù) 磁性薄膜記錄介質(zhì)的飽和磁化強(qiáng)度較高，有利于降 低介質(zhì)厚度，提高記錄密度和降低成本。MagrelicDamansSoftMagneticLayefLcer平行記錄方式存在的一個(gè)問(wèn)題 是相鄰磁化區(qū)域

5、的磁化矢量間 存在著較強(qiáng)的相互作用，它限 制了每個(gè)磁化區(qū)域的尺寸不能 太小，因而存儲(chǔ)密度不易提高。 而在垂直磁記錄方式的情況下, 記錄介質(zhì)中的磁化矢量垂直于 截至平面取向的，每個(gè)磁化區(qū) 域的翻轉(zhuǎn)都是近乎獨(dú)立的，有 利于提高存儲(chǔ)密度。這需要薄 膜本身具有垂直的磁各向異性。7.5.3光存儲(chǔ)介質(zhì)概況）光存儲(chǔ)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是具有高的信息存儲(chǔ)密度，因?yàn)榧す?束本身可以被聚焦到很小的面積上。與傳統(tǒng)磁存儲(chǔ)方式比， 它還具有信噪比較高，可實(shí)現(xiàn)非接觸式讀寫，信息存儲(chǔ)壽命 較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。分為以下幾種。只讀式光盤。它是靠探測(cè)激光在凹凸不平的介質(zhì)表面反 射回來(lái)的光的強(qiáng)度的變化來(lái)讀出信息的。 一次寫入時(shí)光盤?？梢烙脩粜枰?/p>

6、一次寫入所要記錄的信 息，并可以反復(fù)讀取，但不能對(duì)信息進(jìn)行改寫?？刹林貙懯焦獗P。信息可被重寫，但該寫的過(guò)程需要兩 次操作才能完成。直接重寫式光盤。不僅可以改寫信息，而且可將信息的 擦除和寫入操作同時(shí)完成的光盤。7.5.4磁光存儲(chǔ)和相變光存儲(chǔ)；磁光存儲(chǔ)技術(shù)所依賴的是磁性材料的兩個(gè)性質(zhì)：(1) 當(dāng)溫度變化時(shí)，材料磁化狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)變化的熱磁效 應(yīng)；(2) 材料磁化狀態(tài)使得從其表面反射回去的偏振光的偏振 方向發(fā)生變化的克爾磁光效應(yīng)。對(duì)磁光存儲(chǔ)薄膜還要求具有以下幾點(diǎn)： (1)合適的詞轉(zhuǎn)變溫度，從而既保證信息改寫所需要的 激光功率不會(huì)過(guò)高，又要保證薄膜的磁化狀態(tài)具有足夠 的穩(wěn)定性。 (2)較強(qiáng)的克爾磁光效應(yīng)，及材料磁化方向不同時(shí)，偏 振光的偏振方向改變更大。相變光存儲(chǔ)三注假若激光照射功率不足以使薄膜區(qū)域熔化，但足以加熱其到 晶化溫度以上的話，則激光照射區(qū)域?qū)l(fā)生凈化過(guò)程而轉(zhuǎn)變 為晶態(tài)結(jié)構(gòu)。由于晶態(tài)與非晶態(tài)區(qū)域的光學(xué)特性不同，晶態(tài) 區(qū)域?qū)獾姆瓷淠芰^強(qiáng)，透光性較差。因而依靠不同區(qū)域 對(duì)激光束的反射或透射能力的變化，就可以讀出被記錄的信 丿息、。對(duì)相變光存儲(chǔ)薄膜要求具有以下幾點(diǎn)：（1）適中的