磁記錄材料—文獻(xiàn)綜述

1、磁記錄材料摘要：本文首先介紹了磁記錄的材料的發(fā)展歷史、技術(shù)及原理，然后重點(diǎn)介紹現(xiàn)在熱門的高密度磁記錄介質(zhì)，而FePt合金是當(dāng)下高密度磁記錄介質(zhì)的研究重點(diǎn)，如何制備FePt合金及解決制備中存在的問題是本文的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞：磁記錄；垂直磁記錄；FePt合金；矯頑力。Materials of magnetic recordingAbstract: This passage introduced development history, technique and principle of the material of magnetic recording first, than pay more a

2、ttention to the magnetic recording media of high definition. Alloy FePt is now the research concentration of high density magnetic recording media, the keys of this article are how to manufacture Alloy FePt and solve the problems when manufacturing.Key words: magnetic; recording; the perpendicular m

3、agnetic recording; alloy FePt; coercive force.引 言當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入了信息化時(shí)代。信息量的爆炸式增長(zhǎng)對(duì)信息存儲(chǔ)技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。對(duì)高存儲(chǔ)容量，高數(shù)據(jù)存取速度，高性能價(jià)格比存儲(chǔ)設(shè)備不斷增長(zhǎng)的需求進(jìn)一步推進(jìn)了存儲(chǔ)記錄技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，傳統(tǒng)存儲(chǔ)記錄技術(shù)的性能越來(lái)越高，新型存儲(chǔ)記錄技術(shù)不斷涌現(xiàn)。信息存儲(chǔ)已經(jīng)成為當(dāng)前信息技術(shù)中最活躍的領(lǐng)域之一。在所有的信息存儲(chǔ)方式中，磁存儲(chǔ)因其具有優(yōu)異的記錄性能、應(yīng)用靈活、價(jià)格便宜，而且在技術(shù)上仍具有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿?，所以仍被作為?dāng)代信息存儲(chǔ)的一項(xiàng)主要技術(shù)。1 磁記錄材料的發(fā)展磁記錄技術(shù)從1898年誕生，剛開始是由

4、丹麥工程師Poulsen發(fā)明的磁性鋼絲錄音機(jī)，記錄介質(zhì)是碳鋼鋼絲，到現(xiàn)在已經(jīng)跨越了一個(gè)世紀(jì)。作為一門傳統(tǒng)的存儲(chǔ)記錄技術(shù)，磁記錄設(shè)備在消費(fèi)電子領(lǐng)域和專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用。信息存儲(chǔ)自人類有史以來(lái)就很受重視，它是過去人類一切活動(dòng)的記錄。磁記錄當(dāng)初只用于錄音，但從上世紀(jì)五十年代后半期一來(lái)也廣泛地應(yīng)用于磁帶錄像機(jī)、計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)（磁滯裝置、磁盤裝置）等，同時(shí)記錄密度也迅速地增大。近幾年來(lái)，對(duì)磁記錄材料的性能要求越來(lái)越高。2 磁記錄技術(shù)與原理2.1 磁記錄過程所謂磁記錄就是在磁性介質(zhì)表面按照信號(hào)要求形成微小永磁體，每個(gè)微小永磁體有一個(gè)磁化方向，最初的鋼絲磁記錄，其微小磁體的磁化方向垂直于鋼絲表面

5、，可以說(shuō)是最早的磁記錄，但由于鋼絲很難保持較強(qiáng)的剩磁，因此記錄效果并不理想。由于水平方向磁化和環(huán)行磁頭的發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了縱向磁記錄的進(jìn)步。微小永磁體的磁化方向沿介質(zhì)表面方向，為縱向磁記錄方式。如果微小永磁顆粒（單疇顆粒）的磁化方向垂直膜表面，這種方式為垂直磁記錄方式。垂直磁記錄方式比縱向磁記錄方式有更小的退磁場(chǎng)，在超高密度硬盤磁記錄方面必將有很大的優(yōu)勢(shì)。我們知道，傳統(tǒng)的磁存儲(chǔ)采用水平（即縱向）記錄方式。縱向記錄，如其名稱所示，即數(shù)據(jù)位為水平排列（數(shù)據(jù)位與磁盤表面平行）。這種記錄模式的使用和演化持續(xù)了50年。然而水平式磁性記錄儲(chǔ)存密度的成長(zhǎng)，到了21世紀(jì)初期，就遇到了物理極限-超順磁效應(yīng)，使得記錄密

6、度成長(zhǎng)降至每年50%60%，甚至完全延緩下來(lái)。與這種記錄模式相反，垂直磁記錄的數(shù)據(jù)位則為垂直排列（數(shù)據(jù)位與磁盤垂直）。垂直記錄模式可以很容易克服超順磁效應(yīng)，獲得更多的磁盤空間來(lái)存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)，從而可以實(shí)現(xiàn)更高的磁記錄密度。因此，垂直磁記錄模式近年一直受到廣泛關(guān)注1-3。實(shí)際上，垂直磁記錄即磁化方向?yàn)榇怪蹦っ娣绞降母拍钤?977年就由日本東北大學(xué)的Iwasaki教授提出4，最原始的IBM硬盤就是使用的垂直記錄模式。但由于水平記錄材料過去一直突飛猛進(jìn)，加上垂直記錄先天上的一些問題，使得垂直記錄一直不能有很大的突破。垂直磁記錄模式面臨的主要問題，首先是讀出問題。傳統(tǒng)的磁頭讀出方式為感應(yīng)式讀出。這種讀

7、出方式適合水平記錄材料而不適合垂直記錄材料。1990年IBM公司使用各向異性磁電阻磁頭替代感應(yīng)式磁頭，使存儲(chǔ)密度突破了1Gbit/in2大關(guān)；1995年巨磁電阻磁頭將記錄密度提高到5 Gbit/in2。磁電阻磁頭的使用極大地改進(jìn)了信息檢測(cè)，加速了縱向硬磁盤面密度記錄密度的提高，也為垂直記錄材料的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。1977年后的30年里，一方面由于Iwasaki教授等人的不懈努力，另外也由于水平式磁性記錄儲(chǔ)存模式遇到了無(wú)法克服的困難，人們才重新關(guān)注起垂直記錄模式。2005年，日本東芝公司首先推出1.8垂直記錄硬盤機(jī)。東芝公司率先采用垂直磁記錄技術(shù)于1.8硬盤機(jī)，推出可儲(chǔ)存40GB以及80GB兩型微

8、磁盤驅(qū)動(dòng)器，使得記錄密度大幅提升到133Gbit/in2。目前，市場(chǎng)上利用垂直記錄制成的硬盤產(chǎn)品已超過10%，預(yù)計(jì)在2011年時(shí)，所有的硬盤產(chǎn)品都將采用垂直記錄方式。2.2 磁記錄原理磁記錄介質(zhì)也就是存儲(chǔ)介質(zhì)，是含有高矯頑力磁性材料的膜，磁性材料可以使連續(xù)的膜，也可以是埋在膠黏劑中的磁性粒子。這種磁化介質(zhì)（磁帶）以恒定的速度沿著與一個(gè)環(huán)形電磁鐵相切的方向運(yùn)動(dòng)，工作縫隙對(duì)著介質(zhì)。記錄信號(hào)時(shí)，在磁頭線圈中通入信號(hào)電流，就會(huì)在縫隙產(chǎn)生磁場(chǎng)益出，如果磁帶與磁頭的相對(duì)速度保持不變，則剩磁沿著介質(zhì)長(zhǎng)度方向上的變化規(guī)律完全反應(yīng)信號(hào)變化規(guī)律，這就是記錄信號(hào)的基本過程，記錄磁頭能夠在介質(zhì)中干生與饋入結(jié)構(gòu)的電流成

9、比例的磁化強(qiáng)度。電流隨時(shí)間的變化轉(zhuǎn)化成磁化強(qiáng)度隨距離的變化而被記錄在磁帶上。磁化的這種變化在磁帶附近產(chǎn)生磁場(chǎng)。如磁帶（已記錄）重新接近一重放磁頭，通過拾波線圈感生處磁通，磁通大小與帶中磁化強(qiáng)度成比例?？梢姶蓬^實(shí)際上是一種換能器。5磁存儲(chǔ)材料是利用矩形磁滯回線或磁矩的變化來(lái)存儲(chǔ)信息的一類磁性材料。磁存儲(chǔ)技術(shù)就是利用磁滯回線的兩個(gè)剩磁狀態(tài)+Mr和-Mr來(lái)記錄二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)“0”和“1”的。磁存儲(chǔ)密度D與磁存儲(chǔ)材料的關(guān)系：D=（Hc/Mrm）/h式中，h是磁性薄膜的厚度；Hc是矯頑力；Mr是剩余磁化強(qiáng)度；m是和磁滯回線的矩形有關(guān)的因子。因此，若要提高磁存儲(chǔ)密度，介質(zhì)的Hc/Mr比和介質(zhì)磁滯回線的矩形

10、要大，介質(zhì)的厚度要很薄。由于記錄信號(hào)強(qiáng)度正比于剩余磁化強(qiáng)度Mr。因此，為了提高Hc/Mr比，介質(zhì)的矯頑力應(yīng)當(dāng)很大。63 高密度磁記錄介質(zhì)3.1 高密度磁記錄介質(zhì)性能的要求上一節(jié)提到的三種記錄介質(zhì)的發(fā)展歸根結(jié)底還是為了獲得越來(lái)越高的記錄密度。下面將具體分析高密度磁記錄對(duì)介質(zhì)材料的要求：（1）高矯頑力。這是為了獲得穩(wěn)定的記錄比特所必需的，但是介質(zhì)的矯頑力不能超過寫入磁頭的寫入能力。寫入場(chǎng)可以表示為：（2）小的剩余磁化強(qiáng)度、薄的磁性層厚度。這些是為了得到足夠大的讀出信號(hào)、比較小的退磁場(chǎng)影響所必需的。（3）近似矩形磁滯回線。這是窄的過渡區(qū)和合適的信噪比所要求的。（4）非常光滑的表面、足夠的機(jī)械耐磨性。

11、（5）分布均勻、小的磁性粒子以及弱的粒子間的交換耦合相互作用。綜上所述，磁記錄技術(shù)對(duì)記錄介質(zhì)的要求很高，并且會(huì)隨著面密度的提高將提出更多的要求。長(zhǎng)期以來(lái)，各國(guó)研究人員就對(duì)磁記錄材料進(jìn)行了研究，并取得了不少成果?，F(xiàn)在人們的目光主要集中在垂直于膜面方向具有更高垂直磁各向異性能和矯頑力的材料。L10相的FePt薄膜以其較高的磁晶各向異性能（7X107erg/cm2）、小的超順磁極限顆粒尺寸（Dp=2.83.3 nm）、大的飽和磁化強(qiáng)度以及優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，因此成為近十年來(lái)研究機(jī)構(gòu)和公司的研究熱點(diǎn)之一。高密度磁記錄的研究和應(yīng)用是當(dāng)代信息社會(huì)的重要發(fā)展之一。這既有縱向磁記錄向高記錄密度發(fā)展，又有垂直磁記

12、錄向超高密度發(fā)展。最近研究了CrMoB縱向磁記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、磁性和磁記錄特性。樣品是在有織構(gòu)的AFNIP基片上濺射制成的，濺射制成的多層膜包含Cr籽層、CrMo基下層、CoCr基中間層、2層磁層和C覆蓋層的多層濺射膜。一些樣品為了利用X射線衍射法和透射電子顯微術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，只濺射了籽層和下層。再利用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量樣品的磁性，又利用巨磁電阻磁頭測(cè)量了樣品的磁記錄特性。測(cè)量研究的主要結(jié)果顯示：比較利用CrMoBF層和利用CrMoF層的縱向磁記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、磁性和磁記錄特性的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，表明利用CrMoBF層的磁記錄介質(zhì)具有較小的晶粒尺寸，較好的晶粒偏析、較低的矯頑力和較好的磁記錄特性3。從

13、這項(xiàng)科學(xué)研究和近年的相關(guān)研究顯示，磁記錄的面密度年增加率高達(dá)100%，最近的磁記錄密度已達(dá)到130Gb/in2，生產(chǎn)的產(chǎn)品磁記錄密度也高達(dá)60Gb/in2。這一進(jìn)展為了提高磁記錄介質(zhì)的信噪比，就需要減小磁記錄介質(zhì)的晶粒尺寸和改進(jìn)磁層中的晶粒隔離。為達(dá)到這一要求，對(duì)磁記錄介質(zhì)的科學(xué)研究要求便是使磁層的合金和處理優(yōu)化，同時(shí)對(duì)籽晶層、F層、中間層的合金和處理的優(yōu)化也是很重要的7。為了得到超高密度的垂直磁記錄介質(zhì)，最近研制了摻C的FePt磁膜并進(jìn)行微結(jié)構(gòu)和磁性的研究。磁性薄膜是用直流磁控濺射方法在MgO(100)基片上在400制成的，磁膜的化學(xué)成分為: （Fe50 Pt50）1-xCx（0<x&

14、lt;50，x為體積分?jǐn)?shù)）。對(duì)研制的樣品利用X射線衍射儀測(cè)定其晶體結(jié)構(gòu)，又利用透射電子顯微鏡和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)定其微結(jié)構(gòu)和室溫磁性。測(cè)量研究的主要結(jié)果為:研制成的顆粒包含高度各向異性的四角晶系的Ll0FePt相，并包容在C基體中，控制C的含量可以制得平均晶粒大小為5nm的樣品，垂直矯頑力可達(dá)到約5kOe（當(dāng)x0.25Vol%時(shí)，剩磁比可高達(dá)約l，但當(dāng)x>0.25時(shí)，剩磁比就突然降低。C含量到25Vol%時(shí)將產(chǎn)生垂直磁各向異性，因而可應(yīng)用于超高密度的垂直磁記錄介質(zhì)。83.2 FePt合金的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)L10相的FePt合金具有非常高的磁晶各向異性，其單軸磁晶各向異性常數(shù)Ku為（6.610）x1

15、07erg/cm2，比當(dāng)前使用的Co基合金磁記錄介質(zhì)的各向異性常數(shù)高出數(shù)十倍。如果用作磁記錄介質(zhì)材料，在保證記錄信號(hào)穩(wěn)定保存10年以上的前提下，可以允許最小的晶粒尺寸為2.83.3 nm，即可以允許非常高的記錄密度，因而被認(rèn)為是最具有潛力的超高密度磁記錄介質(zhì)材料。對(duì)于FePt合金而言，當(dāng)其Fe：Pt原子比為1：1時(shí)，合金可以有兩種不同的晶體結(jié)構(gòu)：化學(xué)無(wú)序的面心立方相（FCC phase）和化學(xué)有序的面心四方相（FCT phase）。對(duì)面心立方相，F(xiàn)e原子和Pt原子隨機(jī)占據(jù)FCC晶格格點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)上不具有化學(xué)有序性；而對(duì)面心四方相，F(xiàn)e原子層和Pt原子層相互間隔占據(jù)FCC晶格的（001）面，形成有

16、序結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)即為冶金學(xué)上的Ll0相。FePt有序合金的特征：（1）磁各向異性能比退磁場(chǎng)能高一個(gè)量級(jí)，如果磁化易軸沿膜面法線取向，對(duì)穩(wěn)定的垂直磁化有利。（2）滿足熱穩(wěn)定的條件，超順磁臨界尺寸為3nm（球形晶粒），制作極小的晶粒尺寸有望用于高密度磁記錄。超順磁臨界尺寸可由下式確定：，其中，KB為玻爾茲曼常數(shù)，T為環(huán)境溫度，Ku為磁晶各向異性常數(shù)。（3）磁疇壁狹窄，因此粒界的小缺陷都能起到對(duì)疇壁的釘扎作用，磁疇限制在小的尺寸。疇壁厚度與與Ku的平方根成反比：，其中，A為交換作用常數(shù)，Ku為磁晶各向異性常數(shù)。（4）大的飽和磁化強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)更小的疇顆粒直徑，使磁疇更進(jìn)一步細(xì)分。有利于提高再生信號(hào)強(qiáng)度

17、。單疇顆粒臨界尺寸Ds由下式給出：其中，為疇壁能密度，Ms為飽和磁化強(qiáng)度。能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的超高磁性FePt納米顆粒，必須具備以下結(jié)構(gòu)特征：（1）FePt保持鐵磁性時(shí)最小粒徑應(yīng)大于3.0nm；（2）FePt的粒徑分布要盡可能窄，粒徑分布偏差一般小于10%，以滿足FePt組裝有序納米結(jié)構(gòu)的要求；（3）FePt從化學(xué)無(wú)序面心立方結(jié)構(gòu)（fcc相）轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)有序面心四方結(jié)構(gòu)（fct相）才具有很高的磁晶各向異性，而在高溫相轉(zhuǎn)變過程中，要盡量避免顆粒團(tuán)聚；（4）各FePt的組成盡量保持一致，以FexPtl00-X表示時(shí)，滿足40<X<60條件。3.3 目前Ll0相FePt薄膜的研究現(xiàn)狀超高密度

18、垂直磁記錄硬盤要求磁記錄介質(zhì)既具有較高的矯頑力（HC），又具有良好的垂直磁各向異性，同時(shí)磁性顆粒的尺寸小且無(wú)顆粒間磁耦合作用9。L10-FePt合金薄膜具有非常高的磁晶各向異性能（7×106J/m3），是新一代磁記錄介質(zhì)的候選材料10。然而，直接制備的FePt薄膜通常需要經(jīng)過高溫退火才能獲得良好的L10相，這導(dǎo)致薄膜具有較大的晶粒尺寸和較強(qiáng)的顆粒間磁耦合作用11；此外，沉積在玻璃基片上的FePt薄膜的易磁化軸（c軸）通常不垂直于膜面,不符合垂直磁記錄的要求。所以必須使薄膜在低溫下有序且具有較高的HC，同時(shí)薄膜又具有良好的垂直磁各向異性、較小的晶粒尺寸且無(wú)顆粒間磁耦合作用.圍繞這些問題

19、，國(guó)際上進(jìn)行了很多相關(guān)研究，例如采用Fe/Pt多層膜結(jié)構(gòu)增加界面能，利用適當(dāng)?shù)牡讓优cFePt晶格的錯(cuò)配產(chǎn)生應(yīng)力能，在薄膜中摻雜表面能低的金屬以促進(jìn)Fe,Pt原子的有序化運(yùn)動(dòng)，這些措施均能有效地降低薄膜的有序化溫度、提高其HC。摻雜某些元素、利用與FePt晶格匹配的底層或緩沖層也可以引導(dǎo)FePt的垂直取向，但薄膜通常仍具有較強(qiáng)的顆粒間磁耦合作用。另外，利用化學(xué)自組裝方法或磁控濺射法將FePt顆粒埋入非磁性母體中，可以有效地減小FePt晶粒尺寸和顆粒間磁耦合作用，但通常也導(dǎo)致薄膜有序化溫度的升高以及取向分布不一致。能否綜合以上促進(jìn)有序化、實(shí)現(xiàn)垂直取向以及顆粒膜方法中的有利因素，制備出既能夠低溫有序

20、且具有較高的HC，又具有良好的垂直磁各向異性，同時(shí)晶粒尺寸小且無(wú)顆粒間磁耦合作用的L10-FePt薄膜，這是十分值得研究的問題。本文在MgO（001）單晶基片上交替沉積較薄的FePt層和表面能較低的Au層以形成FePt/Au多層膜，通過FePt/Au多層膜結(jié)構(gòu)對(duì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，制備出具有較高HC和良好的垂直磁各向異性、晶粒尺寸小且無(wú)顆粒間磁耦合作用的L10-FePt薄膜。12制備態(tài)的FePt合金通常都是無(wú)序的面心立方（fcc）結(jié)構(gòu)，其矯頑力和磁晶各向異性能都很小，需要在500以上的高溫退火才能使它轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻膄ct相；另外，為了提高磁記錄的信噪比，需要盡量減小磁性顆粒間的交換耦合相互作用：為了

21、適應(yīng)垂直磁記錄技術(shù)的需要，必須實(shí)現(xiàn)FePt薄膜的（001）取向。因此，降低有序化溫度、顆粒大小一致且彼此均勻由非磁材料分隔、晶粒C軸沿面內(nèi)或者垂直膜面取向是這一體系作為實(shí)用化磁記錄介質(zhì)（縱向或者垂直）需要解決的3個(gè)問題。133.3.1 FePt薄膜的低溫有序化 目前降低有序化溫度的方法主要有：利用多層膜結(jié)構(gòu)和分子束外延（MBE）、摻加第3種元素（如Cu，Zr等）、利用不同的底層（如Ag，Au，CrRu等）、在磁場(chǎng)中退火以及混合氣體退火。14Shima等研究發(fā)現(xiàn)，利用Fe/Ptn多層膜結(jié)構(gòu)可以降低FePt單層膜的有序化溫度。當(dāng)基片溫度為230時(shí)，有序度達(dá)到0.8，但垂直矯頑力只有1.7k左右。L

22、i等采用直流磁控濺射方法制備了Fe/Pt多層膜FePt的單層薄膜，F(xiàn)ePt的單層薄膜需要在500以上熱處理，才能開始序化轉(zhuǎn)變。而Fe(1.5nm)/Pt(1.5nm)13薄膜在350熱處理后，有序度已經(jīng)增加到0.6，相應(yīng)矯頑力達(dá)到了6300Oe。多層膜促進(jìn)有序化在較低的溫度下進(jìn)行，這是由于熱處理過程中多層膜界面的消失為有序化過程提供了額外的驅(qū)動(dòng)力，界面原子的快速擴(kuò)散促進(jìn)了有序化的進(jìn)程。Shima T等采用分子束外延（MBE）方法，以MgO（001）作基片，制備了Fe/Ft單分子層多層膜。當(dāng)基片溫度在200左右時(shí)，XRD圖中可觀察到（001），（002），（003）等超晶格衍射峰，表明fcc相向

23、fct相的轉(zhuǎn)變。在外延生長(zhǎng)過程中，MgO和FePt層之間由于晶格不匹配產(chǎn)生了應(yīng)力，從而降低了有序化溫度。大量文獻(xiàn)報(bào)道表明，引入第3元素將在FePt薄膜中引起晶格不匹配或形成某些缺陷，產(chǎn)生應(yīng)力能或形成有序相的成核中心，降低有序化相變的溫度。目前用得比較多的第3元素是Cu和Ag。15Takahashi等研究發(fā)現(xiàn)，在熱處理過程中，Cu擴(kuò)散到FePt層中，形成了FePtCu三元合金，F(xiàn)ePtCu能夠在較低溫度下首先產(chǎn)生一些有序相的形核中心，促進(jìn)L10-FePt有序化的進(jìn)行。 Xu等人研究發(fā)現(xiàn)以Ag作底層可以降低FePt單層膜的有序化溫度，Ag在FePt中的固溶度較小。在退火時(shí)Ag擴(kuò)散到FePt中，形成

24、Ll0-FePt和Ag的復(fù)合雙相，產(chǎn)生許多空穴，同時(shí)也使FePt的a增大，而c減小，這樣有利于L10-FePt相的形成。Wang等人研究了在磁場(chǎng)作用下進(jìn)行熱退火對(duì)FePt薄膜有序相的影響，發(fā)現(xiàn)在退火過程中加入磁場(chǎng)可以加速成核速率，進(jìn)而加速薄膜有序相的轉(zhuǎn)變。Wu等提出在Si/Si02基片上，以Cr65Mol5Mn20為底層濺射沉積Fe/Pt/FePt薄膜，并在（Ar95%+H25%）混和氣體環(huán)境中退火。當(dāng)退火溫度為350時(shí)，垂直矯頑力可達(dá)到84kOe，矩形度為0.8?；旌蜌怏w熱處理導(dǎo)致了局部應(yīng)力，提高了擴(kuò)散，H原子填充進(jìn)了FePt空隙，增加了Fe、Pt原子的移動(dòng)，從而降低了有序化溫度。3.3.2

25、 FePt納米顆粒膜的研究 為了將FePt顆粒分散開，使得顆粒間沒有交換作用，一個(gè)最有效的辦法就是FePt掩埋在各種非磁基體中，為此人們已經(jīng)研究了多種非磁基體。15Perumal等利用磁控濺射的方法在MgO（100）基片上，制備了（Fe50Pt50）1-xCx薄膜。在相同的退火條件下，當(dāng)x取值從0到0.5時(shí)，晶粒尺寸下降。C的摻雜量越大，有序化程度越低，晶粒尺寸越小，而且隨著C摻雜量的增大，易磁化軸也逐漸由垂直膜面方向變?yōu)槠叫心っ娣较颉YYou等發(fā)現(xiàn)Ag原子的擴(kuò)散，也可有效地減少FePt顆粒間的相互作用，抑止顆粒生長(zhǎng)。濺射FePt，若用BN，Si02，A1203，B203，C，Si3N4等作

26、底層，在退火過程中，F(xiàn)ePt顆粒分散在這些非磁性的物質(zhì)中，形成納米合金薄膜，從而有效降低了顆粒間的相互作用，使FePt顆粒尺寸降至10nm以下。3.3.3 FePt薄膜垂直取向的研究 國(guó)際上有很多研究小組近年來(lái)對(duì)于FePt薄膜的垂直取向問題進(jìn)行了探索。目前，主要通過兩種方式實(shí)現(xiàn)FePt薄膜的垂直取向：A采用MgO單晶基片或者濺射合適的底層（如MgO、CrRu）誘FePt（001）取向；Tomoya等人在MgO（001）襯底上，利用分子束外延方法，通過連續(xù)沉積和退火處理，得到了垂直取向的FePt多層薄膜，退火溫度為350時(shí)，垂直矯頑力可達(dá)12.5kOe。CLPlatt等利用磁控濺射的方法制備出了

27、MgO/FePtCu（C）雙層薄膜，該薄膜具有很好的（001）織構(gòu)，且顆粒尺寸和顆粒間的互相作用都比較小。但是，MgO單晶因其制備成本較高，不適合工業(yè)生產(chǎn)。引入適當(dāng)?shù)木彌_層能更好地促進(jìn)薄膜的外延生長(zhǎng)。MgO（001）襯底與FePt薄膜之間有8.5%晶格失配度，因此，常常在MgO（001）襯底上加一層Pt作為緩沖層，以減小晶格失配。JSChen等人通過生長(zhǎng)CrRu底層來(lái)優(yōu)化FePt織構(gòu)，并且本底真空度、濺射氣氛以及CrRu底層的厚度都會(huì)對(duì)晶格取向有影響。B.采用快速退火工藝美國(guó)Sellmyerd小組報(bào)道了快速退火對(duì)樣品磁特性和晶體結(jié)構(gòu)的影響。樣品沉積在普通熱氧化的Si基片上，通過控制樣品的厚度、

28、成分和退火條件，采用快速退火方式將外延的Fe/Pt多層膜直接轉(zhuǎn)變?yōu)椋?01）取向的有序化薄膜。雖然這種快速退火工藝對(duì)薄膜取向的影響機(jī)制還不太清楚，但是毫無(wú)疑問這是一種制垂直取向很好的方法，比采用MgO單晶外延的方法有著很大的優(yōu)越性。4 結(jié) 論Fe-Pt薄膜垂直磁各向異性的制備方式在議論中，現(xiàn)在有研究發(fā)現(xiàn)，新的建設(shè)方法制備出來(lái)的產(chǎn)品不僅是有序的，而且是光點(diǎn)型疇結(jié)構(gòu)?？偟膩?lái)說(shuō)，有序的FePt垂直薄膜將會(huì)成為超高密度磁記錄材料。16超高密度垂直磁記錄介質(zhì)的研究與應(yīng)用具有很好的前景，但目前也存在許多問題。本文介紹了超高密度垂直磁記錄介質(zhì)研究中遇到的一些問題及研究進(jìn)展。超高密度垂直磁記錄介質(zhì)研究無(wú)論對(duì)于

29、試驗(yàn)工作者還是理論研究者都是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)、大有可為的研究領(lǐng)域。References1 馬斌，沈德芳，狄國(guó)慶等超高密度磁存儲(chǔ)的展望J功能材料與器件學(xué)報(bào)，2001，7：205-2102 肖春濤，魏福林，薛德勝超高密度垂直磁記錄介質(zhì)研究與進(jìn)展J中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，2005，23：24-293 吳惠萌，宋延林，趙彤，等超高密度信息存儲(chǔ)材料及技術(shù)研究進(jìn)展J自然科學(xué)進(jìn)展，2002，12:12464 Iwasaki，S，Perpendicular magnetic recordingJ. IEEE Transactions on magnetic，1980，16：715 王正品，張路，要玉宏. 金屬功能材料M.

30、北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004，（210頁(yè)）.6 喬國(guó)震，苗常偉. 磁記錄技術(shù)的物理原理及其進(jìn)展J中學(xué)物理教學(xué)參考，2005，34（6）：56-577 Mingjun Yu，Acharya B R，Choe，G. High-density longitudinal recording media with CrMoB underlayerJ. IEEE transactions on magnetics，2003，39（5）：2261-2263.8 Perumal A，Hyun-Seok Ko，Sung-Chul Shin. Perpendicular thin films of carbon-doped