磁性材料第四章1.磁學(xué)基本理論、物質(zhì)的

課程磁學(xué)基本理各類(lèi)磁性2第四章信息記錄材料3磁記錄磁頭及其磁記錄介質(zhì)及其4磁記錄技術(shù)，經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已成磁記錄工業(yè)，產(chǎn)值每年約1000億 ，信息5機(jī)

政經(jīng)磁記錄 文 生6磁記錄的發(fā)展兩種方式（按記錄信息的形態(tài)區(qū)分模擬式：

磁化強(qiáng)數(shù)字式：二進(jìn)制信號(hào) 磁化方向/磁化反 7 8現(xiàn)代的磁垂直磁化方 水平磁化方實(shí)現(xiàn)了較強(qiáng)實(shí)現(xiàn)了較強(qiáng)NNSNSNSNSNSNSNSNSMinplane,lowdensity SS N N N N SNNNSNSNSNSNNSNNNNNNNMperpendiculartotheplane,highdensity磁記記錄磁記保真

相當(dāng)相當(dāng)高的記錄對(duì)象：聲音、圖像 構(gòu)成要素：磁頭＋磁記錄磁頭：筆（寫(xiě)入）、眼（讀出介質(zhì)材料：磁頭材磁記錄的基本磁記錄：在磁性介質(zhì)的表面，按記錄信這類(lèi)微小永磁體是如何形成的一個(gè)典型為零或非常弱。當(dāng)施加外部磁場(chǎng)H，并慢慢使H升高時(shí)，單磁疇微粒子的磁化方向容易發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，并逐漸轉(zhuǎn)向與外加磁這樣，單磁疇微粒子的磁化方向分布的變化，轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)微小永磁體相應(yīng)的磁極的方向及強(qiáng)度，這便是磁記磁記輸入

電信

磁 磁化情磁重輸出

電信 磁 磁化情信號(hào)的寫(xiě)

磁記錄介信號(hào)的讀

再生磁磁通量磁記錄頭

轉(zhuǎn)

磁頭

磁重放頭

轉(zhuǎn)

磁記錄介質(zhì)

轉(zhuǎn)

磁頭的種磁頭材料的一般磁頭材料的基本電磁感應(yīng)型磁頭磁芯應(yīng)使用軟磁 記錄時(shí)為了能使記錄介質(zhì)全厚度達(dá)到完全的 再生時(shí)為了能高靈敏度地檢出記錄介質(zhì)較弱一般選作磁芯材①容易磁化，且具有高飽和磁通密度、高②對(duì)磁場(chǎng)變化反應(yīng)靈敏，能量損耗低；③小型且量輕④耐環(huán)境性好。各類(lèi)磁頭以Mn-Zn鐵氧體、Ni-Zn鐵氧體為主的材料，鐵氧體磁芯的類(lèi)型：有多晶的；也有單晶的目前鐵氧體單晶的研制也是新的前沿課題之一缺點(diǎn)是①耐磨性很差，不能用于VTR 帶等高速 若電阻率為ρ，磁導(dǎo)率為μ、角頻率為ω， S(2/)1根據(jù)(2-5)式所給出的Waf2t2B2 / 式中a為常數(shù)，f為頻率，t為材料板厚度，Bmax為最大磁感應(yīng)度，為電阻率，可以看出We與成反比為降低渦流損耗，需要采用薄膜化薄膜磁頭的磁芯材料大多數(shù)使用坡莫合金度高，但加工性差，高頻特性與坡莫合金同樣不如鐵氧體，作為塊體狀磁芯，目前主要經(jīng)研究采用濺射法沉積薄膜，再經(jīng)40℃以上溫度的退火，獲得了優(yōu)良軟磁（矯頑力C很在應(yīng)用方面，分MIG（合金膜復(fù)合）磁頭和其中MIG磁頭已用于8mmVTR用磁頭、硬盤(pán)為了適應(yīng)高矯頑力磁介質(zhì)的要求，除合金晶態(tài)材料之外，現(xiàn)在正在繼續(xù)開(kāi)發(fā)非晶態(tài)、微晶薄膜、這個(gè)領(lǐng)域也是高技術(shù)新材料的組成部分之一非晶態(tài)軟磁性材 耐磨性、耐腐蝕性均優(yōu)良，如Co-Nb-這些材料的磁學(xué)特性與其它材料相比，以Fe-C/Ni-Fe多層膜為例，多層膜效應(yīng)抑制了柱這類(lèi)軟磁材料在磁記錄磁頭方面Fe-C／Ni-

用于垂直磁記錄用于垂直磁記錄磁致電阻MR磁頭簡(jiǎn)MR磁頭屬于非電磁感應(yīng)型磁頭可用于計(jì)算機(jī)的大容量磁盤(pán)裝置(HDD)、微機(jī)如圖5-11所示，是在MR效應(yīng)元件上附加電阻的變化范圍為MR磁頭的件易磁化方向流經(jīng)電流為I，而在與其垂直的方向施加外部磁場(chǎng)H，則磁化M相對(duì)當(dāng)θ＝0時(shí)，電阻值取最大值ρmax，而＝90o時(shí)，阻值取最小值ρmin為了得到直線型響應(yīng)曲線，MR磁頭其磁致伸縮、磁各向異性、初始磁導(dǎo)率等特性對(duì)Ni，F(xiàn)e組分比的影響如Ni90Fe10具有最大的MR比值/，可達(dá)實(shí)際應(yīng)用的合金成分多為磁致伸縮等于零的Ni85Fe15為了獲得較高的MR比值，人們還研究了Ni-Co系利用人工超晶格獲得的巨磁電阻(GMR)材料和超巨磁電阻(CMR)材料，目前已取得突破性進(jìn)展，從而使磁記錄在與光磁記錄的競(jìng)爭(zhēng)中又重新回到一、二、 合非晶應(yīng)具備的制作具體形態(tài)（磁帶、磁盤(pán) 三大類(lèi)型（涂布型、薄膜型、垂直記錄型磁泡磁記錄介質(zhì)應(yīng)具備的磁記錄介質(zhì)需要具備哪些性質(zhì)呢？雖然因采用的裝置不同要求各異，但基本要求是共同的，如表要求高飽和磁通密度、高矯頑力、磁滯回線若矯頑力過(guò)高、則會(huì)造成記錄不完全，特別是當(dāng)進(jìn)行重寫(xiě)時(shí)，原來(lái)的信息不能完全按經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于涂布型記錄介質(zhì)，其矯頑力的上限隨著記錄密度的提高，磁頭間隙變得越來(lái)越窄，無(wú)論是從高頻特性還是從耐久性角度，都逐漸在采用屬于陶瓷類(lèi)鐵氧體作為磁芯材料，以代替金鐵氧體最高的飽和磁化強(qiáng)度Js＝0.56T，是比較低的，對(duì)于涂布型磁記錄介質(zhì)來(lái)說(shuō)，允許的Hc最大必須對(duì)磁頭進(jìn)行改進(jìn)，例如，在鐵氧體磁芯的間者陶瓷基金屬磁性薄膜磁芯磁頭（120kA/m）記錄介質(zhì)能達(dá)到實(shí)用化水平磁記錄介質(zhì)中，磁性粒子的尺寸、形狀及分布，顆粒分散均勻性等，不僅對(duì)于飽和磁通密度Bs、矯頑力Hc等基本磁學(xué)特性影響致關(guān)重記錄介質(zhì)磁性層的厚度也是影響記錄密度的因在磁盤(pán)等裝置中，為了記錄信息的更新，需要進(jìn)行直接重寫(xiě)，即在消除原有信息的同時(shí)，直在這種情況下，特別是在進(jìn)行長(zhǎng)波長(zhǎng)的記錄時(shí)，殘留在的信息會(huì)成為噪聲的根源。在保證足夠的剛性、強(qiáng)度、表面平滑性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐久性等記錄介質(zhì)必不可缺的性能的前提一般采用10～20μm厚的PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二酯）近年來(lái)又在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，如PEN（聚對(duì)苯萘乙二酯）及聚胺酯等；10μm以下的 利用磁學(xué)方法信息的記錄，包括磁帶(ATR、VTR)、磁盤(pán)(硬盤(pán)、影盤(pán)、軟盤(pán)等)、磁實(shí)用化磁記錄介②能保證長(zhǎng)期的可靠性(包括耐磨損、耐環(huán)境性等；證反復(fù)的記 信息的穩(wěn)定性；⑤為保證更高的再生靈敏度，要求記錄介質(zhì)具有高飽和磁化強(qiáng)度(高飽和磁通密度)、最佳矯頑力(近年來(lái)有向高矯頑力方向發(fā)展的傾向)、高資源有保磁記 的具體形對(duì)不同的，按磁帶、磁盤(pán)、以及的順序分別加以如表1-8、表5-1所示，F(xiàn)e3O4磁性微粒子涂布型磁按用途

用——磁帶的磁帶技術(shù)的磁帶的制造涂布型磁帶如VTR等，運(yùn)行中采取磁頭與磁性層接觸并在其上行走的方式，為提高行走性能及可靠采取圖5-18所示薄膜磁帶的工藝涂布型磁帶，磁粉比率大約為40％，沒(méi)有發(fā)揮相比之下，薄膜記錄層磁帶采用在帶基上沉積常用的薄膜磁帶①電鍍法；②真空蒸鍍法(效率高③濺射法(通常成膜速度慢，能方便 各種合磁磁盤(pán)的磁盤(pán)是由在圓盤(pán)狀盤(pán)基表面附著磁記錄介質(zhì)層構(gòu)磁盤(pán)的高 容量、隨機(jī)存取容易、迅速等優(yōu) 常用磁盤(pán)分為：硬盤(pán)(hard disk)和軟盤(pán)(floppydisk，flexibilitydisk)兩大類(lèi)。軟盤(pán)是在可撓性PET盤(pán)基上附著磁記錄層制成（2）金屬薄膜介質(zhì)磁在材料上，由于密排六方結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的c軸磁電鍍介質(zhì)薄膜磁可以用電鍍和電解鍍（化學(xué)鍍）兩種方法制 濺射膜介質(zhì)膜磁（?。┗疽杂脖P(pán)中采用的濺射膜介質(zhì)Co（基底）二極置如圖5-15(b)所示， 磁盤(pán)的發(fā)展也與磁帶類(lèi)似，由涂布型介質(zhì)的改良、開(kāi)發(fā)，緊緊對(duì)應(yīng)高密度化的需求，經(jīng)由金屬薄膜介質(zhì)，現(xiàn)正向垂直磁化模式介質(zhì)的力向發(fā) 由于方便信息的、讀出，使用方便、安全、快使、性好，己逐漸與我們的日常生活其中包括、，以及、乘車(chē)、入目前采用的磁記錄介質(zhì)主要是涂布型—鐵氧體Co/—鐵氧體、Ba鐵氧體等(見(jiàn)表1-6)從的種類(lèi)看，分為數(shù)字式記錄和模擬式記錄兩大類(lèi)，按用途也可分為全面磁性層和部分①數(shù)字式記錄型，又分為全面磁性層：鍵卡、管理卡、ID卡、乘車(chē)券卡等；部分磁性層式：現(xiàn)②模擬式記錄型：又分為全面磁性層式：聲片(sheet)涂布型如圖5-23帶基通常采用10～20μm厚的PET，一般要在帶基的上下兩面預(yù)埋Al2O3微粉等，然后在這種帶基之上涂布磁記錄層。最后在其最近，又開(kāi)發(fā)成功多層涂布技術(shù)，即磁性層、基底層均由多層涂布來(lái)完成，由于涂膜薄層技因而，由涂布型介質(zhì)實(shí)現(xiàn)高密度記錄的技術(shù)也合金制成，經(jīng)切削、研磨，保證其表面盡量光磁記錄所用的磁性粉，從開(kāi)始就使用-Fe2O3，直到目前仍然以它為主，其間不斷地經(jīng)歷過(guò)磁最近其他各種類(lèi)型的磁性粉也在逐漸達(dá)到實(shí)用針狀-Fe2O3制作如圖5-13所示，針狀-Fe2O3微粒子是在硫酸亞鐵 包覆Co的-Fe2O3但是，固溶的Co2+離子容易在晶體中遷移，從而為了解決這一難題，開(kāi)發(fā)出了所謂Co包覆型-CrO2CrO2在有數(shù)十納米金紅石型氧化物微晶存在的條件下，將CrO3或Cr2O5經(jīng)水熱(約400℃)處理，可生 所以金屬已實(shí)用化的金屬磁粉是以Fe其飽和磁化強(qiáng)度為氧化物磁粉的1.5～2倍，是相此外，還能獲得很高的矯頑力，因此特別適合用金屬磁粉的金屬磁性粉能獲得高矯頑力，為了充分發(fā)揮其功 且采用金屬粉的100Mbit級(jí)的軟盤(pán)也已實(shí)用化。鋇鐵氧體鋇鐵氧體的溫顯示出約320kJ／m3很強(qiáng)的單鈾磁各向異性，涂膜面平行排布，作為垂直磁記錄介質(zhì)，從開(kāi)始鋇鐵氧體的矯頑力一般為100～900kA／m，是相各向異性非常強(qiáng)，而且容易獲得適當(dāng)矯頑力的粉二、 薄膜介質(zhì)的制作方法很多，例如電鍍法、真空如磁帶，多采用傾斜蒸鍍法；對(duì)于磁盤(pán)，多采 薄膜介質(zhì)使用的磁性材料，一般以耐蝕性強(qiáng)、磁各向異性大、容易獲得高頑矯力的Co系合金矯頑矯頑力因電鍍條件不同發(fā)生各種各樣變化，原因目前尚不十分清楚，但是在特別高矯頑力的膜層中，確實(shí)發(fā)現(xiàn)hcp結(jié)構(gòu)微晶的c軸沿水平方向取向，而且膜層由hcp與fcc晶體結(jié)構(gòu)混合而成的現(xiàn)濺射 濺射磁盤(pán) 最先的達(dá)到實(shí)用化的濺射磁盤(pán)是-Fe2O3磁盤(pán)，這種磁盤(pán)幾乎是與前邊談到的PATTY用磁盤(pán)同單從磁學(xué)特性角度看，濺射磁盤(pán)比不上電鍍磁盤(pán)，但其耐蝕性，特別是不需要保護(hù)膜，磁頭與盤(pán)面之間的實(shí)效間距小，因此與電鍍磁盤(pán)具 再在H2中熱處理制成的。為了提高矯頑力，添加Co以增大晶（2）矯頑力與鋸齒狀磁疇壁 怎樣才能獲得足夠高的矯頑力，如何才能保證在解決的方法通過(guò)Co基合金膜的下部設(shè)置Cr面與基板面平行的方向擇優(yōu)取向，再在其上形成排列。由于很強(qiáng)的晶體磁各向異性的影響，自然通過(guò)添加異種元素消除鋸齒狀磁晶晶界處起作用，減弱超交換相互作用。從而使鋸齒狀磁疇壁得以解決。而且，這種方法還有增加矯頑力的作用。圖5-31是這種磁盤(pán)的斷面結(jié)構(gòu)電子顯微鏡。真空蒸鍍真空蒸鍍法制膜的原理，已出圖5-15(a)為了獲得高矯頑力和高分辨率，在蒸鍍時(shí)吹入少而且，由此還可以增加耐蝕性、耐磨性等圖5-33是利用這種方法獲得的典型真空蒸鍍磁 可以看出，粒子的生長(zhǎng)方向在膜厚方向上逐漸變化，這與在膜層形成過(guò)程中原子的入射方向逐漸這種傾斜鍍磁帶的記錄再生特性及其與磁頭的相關(guān)性等，與顆粒的傾斜角關(guān)系極大，由此可以確三、垂直磁記錄磁記錄介質(zhì)發(fā)展先后經(jīng)歷了水平方向磁化模式、各向同性介質(zhì)磁化模式、傾斜方向磁化模顆粒沿與膜面垂直的方向生長(zhǎng)、取向，由此可實(shí)這種方案最早，是1977年由東學(xué)巖崎俊為了垂直磁化模式記錄的實(shí)用化，開(kāi)始曾提出過(guò)單磁極型磁頭、Co-Cr合金濺射膜介質(zhì)等各種方為了提高記錄密度，從記錄介質(zhì)方面看，主要目垂直磁各向異性的產(chǎn)生對(duì)于薄膜來(lái)說(shuō)，自發(fā)磁化方向位于膜面之內(nèi)，如果能具有比自發(fā)磁化更大的單軸磁各向異垂直磁化膜的形成機(jī)制有5使晶粒生長(zhǎng)為柱狀晶而引起的形狀磁各向異如圖2-30所示，獨(dú)立存在的柱狀晶，可沿與屬于這種垂直磁①Co-Cr合金：CoCrCoCrRhCoCrTaCoCRZr,②Co-(VW等)③Co-④Fe⑤非晶態(tài)垂直記錄介質(zhì)：⑥雙層膜結(jié)構(gòu)垂直記錄介質(zhì)：CoCr/Ti界面（表面）磁各向金屬超晶格，如Co/Pt、Co／Pd等多層膜，在10m量級(jí)的超極薄多層膜界面中產(chǎn)生的垂直磁而且，對(duì)于Co／Pd多層膜系統(tǒng)，由于產(chǎn)生很大由于Co具有圖中所示的密排六方(hcp)晶體結(jié)易磁化軸，二者統(tǒng)一，從而造成生長(zhǎng)誘導(dǎo)磁各晶體磁各向前面4.3伸縮(應(yīng)變)垂直磁垂直磁化膜是自發(fā)磁化沿膜厚度方向的磁性薄鈍化鋁法條件，在蜂窩狀胞組織的中心，形成直徑為數(shù)十納米的微細(xì)孔(pore)，構(gòu)成規(guī)則排列的微細(xì)組電鍍-鈍化鋁是在上面的微細(xì)孔中，通過(guò)電解鍍法析出磁性材料(Fe或Co及其合金等)作為記錄介質(zhì)，由此可形但需要解決的技術(shù)難題是，為了提高磁性體的占有率，以獲得高磁通密度，應(yīng)擴(kuò)大微細(xì)孔的孔徑濺射鍍膜圖5-36是在圖中A、B所示的島狀晶體生長(zhǎng)模式是最基本的。但到底是單晶、多晶、還是要求的微細(xì)組織生長(zhǎng)，要由工藝

所用材料有以Co作為溶劑原子的CoCrR，CoCrTa，CoCrZr，CoCrWC等，以Fe作為溶劑此外還實(shí)驗(yàn)過(guò)采用六角盤(pán)狀鋇鐵氧體粉末的涂布磁泡及磁性石榴石M3Fe5O12或3M2O35Fe2O3(其中M為3價(jià)金屬離到某一強(qiáng)度，磁泡。若將這種磁泡的有無(wú)與信息的“1”、“0”相對(duì)應(yīng)，則可實(shí)現(xiàn)信息的。4.2光盤(pán)光磁記錄的原光磁記錄光磁記錄技術(shù)及光磁記錄材料 從竹簡(jiǎn)、絲綢、紙張到磁帶、磁盤(pán)、光盤(pán)，在人類(lèi)文明的歷程中信息記錄材料不斷地如今，“信息 “”的信息需要快速、大量的和顯示，光子的速度是最快的，人們首先想到的就是用它作為解決這快速、大量、小尺寸問(wèn)題的大量的信息借助于計(jì)算機(jī)來(lái)傳輸和，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)使人們通過(guò)小小的熒光屏看到了全計(jì)算機(jī)使人們的日常生活變得更加豐富多彩，CD唱盤(pán)、VCD影碟、DVD光盤(pán)給人們帶來(lái)業(yè)余生活中的藝術(shù)享受，大量的計(jì)算機(jī)軟件載體也在這類(lèi)激光光盤(pán)里。激光光盤(pán)與光激光的發(fā) 1916年，愛(ài)因斯坦提出1958年 科學(xué)家肖洛和湯斯發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象1960年 科學(xué)家梅曼造出世界上第一臺(tái)激光器廣泛應(yīng)用：激光唱片、激光測(cè)距儀、激光陀螺儀、激光鉛直儀、激光手彈 、激光槍、激 激光的向發(fā)度極色極量密度極光記的記錄密度是計(jì)算機(jī)工業(yè)中的一個(gè)非常重要的在半個(gè)世紀(jì)中，科學(xué)家和工程技術(shù)人員開(kāi)發(fā)了許多的記錄技術(shù)，從電子管到半導(dǎo)體器，從磁記錄到光記錄光記光記錄是20世紀(jì)70年代的重大發(fā)明，是80年代世界上的重大技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，是90年代到廣泛應(yīng)用的技激光20世紀(jì)70年代初期，荷蘭飛利浦(Philip公司的研究人員開(kāi)始研究利用激光來(lái)記錄和重放信息，并于2年9月向全世界展示了長(zhǎng)時(shí)間電視節(jié)目的光盤(pán)系統(tǒng)，這就是年正式投放市場(chǎng)并命名為L(zhǎng)V(LaserVision)的光 機(jī)從此，利用激光來(lái)記錄信息的便拉開(kāi)了序幕。它的誕生對(duì)人類(lèi)文明進(jìn)步的影響，不亞于紙大約從8年開(kāi)始，把聲音信號(hào)變成用”和“0”表示的二進(jìn)制數(shù)字，然后記錄到以塑料為基片的金屬圓盤(pán)上，歷時(shí)4年，Philips公司和Sony公司終于在1982年成功地把這種記錄有數(shù)字聲音的盤(pán)推向了市場(chǎng)由于這種塑料金屬圓盤(pán)很小巧，所以用了英文CompactDisc來(lái)命名，而且還為這種盤(pán)制定了標(biāo)準(zhǔn)，這就是世界聞名的“紅皮書(shū)(RedBook)標(biāo)準(zhǔn)”。這種盤(pán)又稱(chēng)為數(shù)字激光唱盤(pán)(CompactDisc-DigitalAudio，CD-DA)盤(pán)會(huì)想到把它用作計(jì)算機(jī)的設(shè)備。經(jīng)過(guò)科學(xué)技術(shù)人員以及各行重要問(wèn)題：①計(jì)算機(jī)如何尋找盤(pán)上的數(shù)據(jù)；②錯(cuò)誤率(10-12)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聲音數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率(10-9)，終于在光盤(pán)技術(shù)是信息領(lǐng)域的重大科學(xué)技術(shù)前沿課題和新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，它是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)視聽(tīng)產(chǎn)品、多軟件、大容量數(shù)據(jù)庫(kù)和無(wú)紙化的光 的特光盤(pán) 能提供高 密度和大容量的記錄功光盤(pán)是采用非接觸式讀寫(xiě)信息，不會(huì)使盤(pán)面被磨損或劃傷，光點(diǎn)直徑約1微米，因此，灰塵或傷痕對(duì)信息影響很小。光盤(pán)可長(zhǎng)期保存信息， 達(dá)10年以上，ReadOnlyReadOnly只讀 CD-可錄 CD-磁光相磁光相變可擦重復(fù)寫(xiě)光 的基本原激光光盤(pán)信息記錄是以二進(jìn)制數(shù)字編碼形式進(jìn)行的，即信息記錄的表現(xiàn)方式是在激光光盤(pán)上微小的坑。有坑或沒(méi)有坑這兩種幾何形貌對(duì)應(yīng)1或”這種二用于信息的半導(dǎo)體激光光束被的光斑，沿著光盤(pán)記錄的軌跡掃描。在有記錄坑的地方，其激光光束的反射率不同于沒(méi)有記錄坑的地方，因此可以識(shí)別有坑或沒(méi)坑，變成數(shù)字化則成為二進(jìn)制信號(hào)“1”或“0”MO（MagneticOptical：磁光盤(pán)）在80年代初研制開(kāi)發(fā)，從術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。O驅(qū)動(dòng)器采用光磁結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)寫(xiě)入，O盤(pán)片大小類(lèi)似三寸軟盤(pán)，可重復(fù)讀寫(xiě)一千萬(wàn)次以上。同時(shí)O盤(pán)片還帶有保護(hù)殼，因此在多方面的性能上都要強(qiáng)于R/R。另外，操作MO驅(qū)動(dòng)器可以O(shè)上運(yùn)行。雖然目前O的速度還比不上硬盤(pán)，但是使用光盤(pán)之贊譽(yù)。相變光盤(pán)（PhaseChangeDisk)與MO不同，MO光；和1CD-RW是CD-ReWritable的縮寫(xiě)，代表一種“重復(fù)寫(xiě)入”的技術(shù)，利用這種技術(shù)可以在特殊光盤(pán)上的相同位置重復(fù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)。為什么CD-RW有如此的功能呢？其“相變技術(shù)”是成功的關(guān)鍵所原理是在光盤(pán)表面鍍上一層厚度為2050nm的薄膜(Ag、Sb、Te、In等多種元素的化合物)。態(tài)，反而回到最初的非結(jié)晶狀態(tài)。利用此原理，我們便能控制它的狀態(tài)變化，并應(yīng)用到能磁光記錄與再生光磁盤(pán)介質(zhì)的磁光效磁光效應(yīng)與磁光效應(yīng)是基于光與物質(zhì)的磁化(或磁場(chǎng))相互作如圖4-1(a)（iii）所示，光屬于電磁波，其電場(chǎng)與磁場(chǎng)振動(dòng)方向分別與波的方向相垂直，實(shí)際上，在光電子學(xué)中，如圖4-1(b)所示，一般采用由光電二極管發(fā)出的，波長(zhǎng)為10-3～10-8(紅偏光面：光屬于電磁波，如圖4-1(a)中(iii)所示，其電場(chǎng)、磁場(chǎng)和方向相互垂直，構(gòu)成已知的磁光(i)塞曼效應(yīng)(獲得1902年是1896年由荷蘭物理學(xué)家塞曼(Zeeman)發(fā)現(xiàn)的。他發(fā)現(xiàn)，原子光譜線在外磁場(chǎng)發(fā)生了分裂。即對(duì)發(fā)光物質(zhì)施加磁場(chǎng)，光譜發(fā)生的(iii)法拉第(Faraday)效應(yīng)(1845年法拉第效應(yīng)是光與原子磁矩相互作用而產(chǎn)(在其偏振面上旋轉(zhuǎn)一定角度射出) 當(dāng)YIG（Y3Fe5O12）等，一些透明物質(zhì)透過(guò)直線偏光時(shí)，若同時(shí)施加與入射光平行的磁場(chǎng)，入射光將為沿原方向的正常光束(o光)和偏離原方向的異常光束(e光)。這種現(xiàn)象就稱(chēng)為科鐵磁性材料的法對(duì)鐵磁性材料，法拉第旋轉(zhuǎn)角θF (4-磁化強(qiáng)度所有對(duì)光透明物質(zhì)，都會(huì)產(chǎn)生法拉第效應(yīng)，不過(guò)目前已知法拉第旋轉(zhuǎn)系數(shù)大的磁性體主要是稀土石榴石系物質(zhì)，現(xiàn)在光通信及光學(xué)計(jì)量測(cè)表4-1中匯總了稀土石榴石系列的典型晶體材克爾(Kerr)效應(yīng)(1877年當(dāng)光波入射到被磁化的物質(zhì)或外磁場(chǎng)克爾效應(yīng)的應(yīng)用—到磁記錄介質(zhì)層的表面時(shí)，反射光的偏振面因磁圖4-3光盤(pán)利用磁克爾非晶態(tài)磁光記錄不存在晶界等相對(duì)于磁疇 物不產(chǎn)生反轉(zhuǎn)磁疇關(guān)于多晶磁光記多晶體MnBi的克爾旋轉(zhuǎn)角k近又重新引起人們的。2光磁盤(pán)記錄圖6-3表示光磁盤(pán)記錄的原理。記錄介質(zhì)采用矯頑力大的垂直磁化膜。記錄之前，其磁化方向垂直于膜面，記錄時(shí)，用聚焦激光局部照射希望記錄的部位。與此同時(shí)，在該處施加使磁化發(fā)生反向的磁場(chǎng)，使該部位的磁化發(fā)生反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)單位(bit)記錄。所需要的信息記錄，由磁化反被激光照射加熱，溫度上升到Tc以上，該部分變?yōu)榉谴判缘?，在其冷卻的過(guò)程中，受其周?chē)w反磁場(chǎng)作用，會(huì)發(fā)生磁化反轉(zhuǎn)。例如溫度達(dá)到圖利用補(bǔ)償溫度(Tcomp)寫(xiě)入，鐵磁體垂直磁化膜的溫度下對(duì)應(yīng)的矯頑力HcL比室溫時(shí)的矯頑力Hcr要低得多，這樣，在較弱的外磁場(chǎng)下即可容易地實(shí)下的矯頑力HCL比室溫Tr下的矯頑力Hcr要低得光磁記錄的寫(xiě)入的磁化方向相反，大小相等，總體上不存在磁但是，在高于或低于Tcomp的溫度下，如圖中因此在相應(yīng)的溫度下，矯頑力變低。而且，在高若在此溫度下施加磁場(chǎng)并冷卻，則加熱部分的磁讀出過(guò)程（再生記錄的信息通過(guò)激光，利用磁克爾效應(yīng)或法拉第效應(yīng)進(jìn)行讀出(再生)。讀出時(shí)激光不能使記錄介光從磁性體表面反射時(shí)，反射直線光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱(chēng)為磁克爾效應(yīng)；而光透過(guò)磁性體上述偏振面的旋轉(zhuǎn)方向因磁性體的種類(lèi)、光的磁化方向是相反的，因此，記錄部分反射光偏振面旋轉(zhuǎn)角與基體部分反射光偏振面旋轉(zhuǎn)角之差此時(shí)，調(diào)整檢偏片角度使其與基體的磁克爾止，檢偏片只能通過(guò)由記錄位位置反射的偏振向旋轉(zhuǎn)2θk的偏光，兩者光量的差由光二極管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，變?yōu)殡娦盘?hào)。這便是信號(hào)讀出的原射率為R，激光功率為P，則再生信號(hào)的S/N比與此外，實(shí)際的光磁盤(pán)器基本的再生系統(tǒng)中，還包括光源、聚焦及磁道隨動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行元件及傳動(dòng)裝置等，再生信號(hào)一般也是采取差動(dòng)方式取出。因此需要采取措施盡量減少基板復(fù)折射圖6-7基板一般采用透明的聚碳酸酯(PC)、玻璃、丙烯酸酯(PMMP)板等。市售磁盤(pán)的記錄面一般這樣做的目的不僅可以保護(hù)記錄面免受破損、劃傷，而且可防止記錄再生特性受基板表面板時(shí)，并未完全聚焦，其直徑大約入100μm左存在的復(fù)折射等往往是造成噪音的直接原因。因此外，作為基②耐熱性好（能耐成膜及激光照射時(shí)的溫升濕性小氣性低⑥耐環(huán)境導(dǎo)向溝⑧成形性好，價(jià) 基板表面還要形成螺旋的寬度為0.5μm左右，作為光束導(dǎo)向用的導(dǎo)向溝。對(duì)于玻璃基板來(lái)另法是，在玻璃表面先甩膠涂覆光硬化樹(shù)脂，再用帶有導(dǎo)向溝的母盤(pán)、加壓，制作。對(duì)于PMMA或PC基板來(lái)說(shuō)，通常是利一般說(shuō)來(lái)，玻璃基板變形及復(fù)折射小，不吸濕，可靠性好，但易碎，特別是制作導(dǎo)向溝困射等方法制作保護(hù)膜。通常按保護(hù)膜、垂直磁化膜、保護(hù)膜的順序形成光磁盤(pán)記錄介質(zhì)。每一層的膜厚大體上都在0.1μm左右。為提高光磁盤(pán)的性能，在其最關(guān)鍵的磁性膜部位，還要進(jìn)一步細(xì)分，形成復(fù)合膜結(jié)構(gòu)。保護(hù)膜除具有防止磁化膜氧化、損傷的作用之外，還有通過(guò)多重 效應(yīng)增強(qiáng)磁克爾效應(yīng)的功能，一般采用透明、高硬度、特別是折射率高的材料。常光磁記錄介質(zhì)應(yīng)如何獲得性能優(yōu)一般的光磁記錄光磁記錄為了提高記錄密度、增大容量，需要采用垂直磁化模式，并能穩(wěn)定地保持小作為垂直磁化的根據(jù)(5-6)式、(5-7)式，要求垂直單軸磁各向H0K0

（6-（6-穩(wěn)定地保持微小磁疇結(jié)構(gòu)的要求在飽和的垂直磁化中，反轉(zhuǎn)磁疇(參照?qǐng)D6-3)能穩(wěn)定存在的最小直徑為：（要求dmin<1μm）(6-

dmin

（要求 式中，σw為疇壁能，Hc另外，還需要考慮(3-9)式所表示的結(jié)晶磁各向異再生靈敏度提高信噪 （6-式中，θk為克爾旋轉(zhuǎn)角，R為反目前，提高信噪比的新技術(shù)是，在鐵磁性記記錄靈敏度或p應(yīng)在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，例如采用噪聲要減少噪聲源，如針孔、晶界等，一般多采化學(xué)、結(jié)構(gòu)等穩(wěn)定，保證記錄—（100萬(wàn)次以上），可靠性要在10第一代光磁記錄為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，可避免晶界等造成的再生噪聲TbFeCo系屬于圖1-16中所示的N型（具有溫度為補(bǔ)償點(diǎn)的）亞鐵磁性體，目前已占據(jù)光磁記錄介(TM的FeCoNi組成，并用射頻（RF）濺第一代光磁記錄材料的TbFeCo系、GaTbFeCo系的矯頑力Hc與溫度的富重稀土類(lèi)元素和過(guò)渡金屬元素時(shí)矯頑力曲在TbFeCo系中，TbFe是具有高記錄靈敏度的優(yōu)秀材料，但讀出時(shí)，靠激光造成的溫升和磁克爾旋轉(zhuǎn)角θk低，因此要用一定比率的Co置換FeTb15Fe43Co42Tc第一代光磁記錄介質(zhì)存在的作為第一代光磁記錄介質(zhì)的TbFeCo系，在采用光磁記錄材料研從歷史上看，首先作為光磁記錄材料研究的是MnBi膜。此后為改進(jìn)MnBi的缺點(diǎn)還研究開(kāi)發(fā)過(guò)迄今為止，已研究過(guò)各種不同的候選光磁記錄材料。例如，PtMnSbUSe、CeSbTe、UCo5、CuCr2Se4-xBrx，CeSb等，磁偏角θk大，但Tc在室溫以下，而且難以制成晶體，因此主要是作為 PtMnSb的θk，對(duì)于750nm的入射光約為1.3°，CuCr2Se4-xBrx(x＝0，0.3)，室溫下對(duì)紅外入射光的θk約為1.19°；最近開(kāi)發(fā)的CeSe在1.5K時(shí)的今后，這些材料作為垂直磁化膜等的進(jìn)展令MnBi首先在玻璃基板上蒸鍍Bi，而后附著幾乎同樣厚度的Mn，再在其上沉積SiO2膜，在300℃附近進(jìn)行熱處理，可獲得膜向?yàn)閏軸取向的六方點(diǎn)陣的 MnBi膜的Hc比較大(160～320kA／m)，但是由晶界產(chǎn)生的噪聲也大，而且存在高、低溫相的相變(兩相的θk不同)。一般說(shuō)來(lái)，多晶材料可滿(mǎn)足石榴石型單晶這種材料，最初是作為磁泡材料而研究的；作為光盤(pán)材料，目前仍在研究過(guò)程中。其特點(diǎn)是化學(xué)性能穩(wěn)定，磁偏角θk也大，但Hc低，價(jià)格非晶態(tài)稀土-過(guò)渡金屬(R-TM)合金目前，非晶態(tài)稀土-過(guò)渡金屬(R-TM)合金膜為光差。但由于是非晶態(tài)，