（材料學(xué)專業(yè)論文）fept垂直磁記錄介質(zhì)的制備與表征.pdf

摘要 本文采用磁控濺射方法制備了適用于垂直磁記錄的f e p t a g 、f e p t b 4 c 介質(zhì)，利用 a g 底層誘導(dǎo)薄膜取向生長，首次利用( 0 0 1 ) 擇優(yōu)f e p t 薄膜及b 4 c 復(fù)合形成新型介質(zhì)，具 有良好的應(yīng)用前景。并利用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)、多參數(shù)物理測試系統(tǒng)、x 射線衍射儀、透 射電子顯微鏡、盧瑟福背散射等分析手段，研究了樣品a g 底層厚度、f e p t 單元層厚度、 f e 的含量對樣品生長模式、結(jié)構(gòu)與磁性能的影響。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，f e p t 合金不摻雜而f e 含量較少時(shí)，薄膜主要形成的是居罩溫度較 低的f e p t 。，隨著薄膜中f e 的含量增大，薄膜主要生成l 1 。結(jié)構(gòu)的f e p t 合金相，當(dāng)f e 與p t 的沉積時(shí)間比為2 7 s ：1 4 s 時(shí)，薄膜的水平方向矯頑力為7 2k o e ，此時(shí)薄膜中的f e 與p t 的原子比率為5 0 9 ：4 0 1 ，薄膜沒有表現(xiàn)出明顯的( 0 0 1 ) 擇優(yōu)與垂直磁晶各向異性。 當(dāng)引入a g 的底層后，l 1 0 相f e p t 的生長模式由隨機(jī)取向變?yōu)? 0 0 1 ) 擇優(yōu)生長，隨著薄膜 中銀底層厚度的增大，薄膜的有序度在a g 底層厚度約為8 n m 時(shí)達(dá)到最大值，顆粒尺寸 在a g 底層厚度為1 6 n m 時(shí)達(dá)到最小值。薄膜的取向較好，i ( 0 0 1 ) i ( 11 1 ) 值最大為3 8 ，垂 直與水平方向矯頑力比值隨著a g 底層厚度的增大而增大，薄膜的最大矯頑力為5 6 k o e 。另外，隨著薄膜中f e 含量的增大，薄膜的有序度明顯增強(qiáng)，薄膜的擇優(yōu)情況也被 改善，富鐵薄膜的i ( 0 0 1 ) i ( 1 1 1 ) 達(dá)到l o 1 4 ，與之相應(yīng)的薄膜的磁晶各向異性也有所提高， 水平方向矯頑力受到抑制而垂直方向矯頑力得到提高。作者首次提出了在b 4 c 基上使用 磁控濺射結(jié)合真空退火方法成功得到了( 0 0 1 ) 擇優(yōu)生長的f e p t b 4 c 介質(zhì)薄膜，薄膜的有序 度較高，薄膜的最大矯頑力高達(dá)1 2 6k o e ，擁有熱輔助垂直磁記錄介質(zhì)應(yīng)用的潛力。結(jié)果 表明隨著單元層厚度的減小，薄膜的生長模式有隨機(jī)生長轉(zhuǎn)變?yōu)? 0 0 1 ) 擇優(yōu)生長模式，薄 膜的矯頑力也隨之降低。沉積的單層f e 與p t 較薄時(shí)，薄膜的取向度明顯提高，積分強(qiáng) 度比最高達(dá)5 4 7 ，而搖擺曲線半高寬最小為1 2 0 7 0 。 關(guān)鍵詞：垂直磁記錄磁控濺射f e p t 薄膜矯頑力 a b s t r a c t i nt h i sr e s e a r c h ，t h em e t h o do fm a g n e t r o ns p u t t e r i n gs y s t e mh a sb e e nu s e dt op r e p a r e f e p t a gf e p t b 4 ct h i nf i l mf o rp e r p e n d i c u l a rm a g n e t i cr e c o r d i n g a gb u f f e rl a y e rw e r eu s e d t oi n d u c et h eo r i e n t a t e dg r o w t ho ft h ef i l m b 4 ca n d ( 0 01 ) f e p tw e r ec o m p o u n d e df i t san o v e l p e r p e n d i c u l a rr e c o r d i n gm e d i aw i t hag o o da p p l i c a t i o np r o s p e c t ：t h ei n f l u e n c e so fa g b u f f e r t h i c k n e s s ，f e p tu n i tl a y e rt h i c k n e s s ，f ec o n c e n t r a t i o no nt h eg r o w t hm o d e ，s t r u c t u r ea n d m a g n e t i cp r o p e r t i e sw e r es t u d i e dw i t ht h ea s s i s t a n c eo fv s m ，p p m s ，x r d ，t e m ，r b s t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h em a i np h a s eo ft h ea l l o yi sf e p t 3w h i l et h ef ec o n c e n t r a t i o ni s l o wi n n o n - d o p e df e p tf i l m l 10p h a s ew a sf o r m e dw h e nt h ec o n c e n t r a t i o n o ff e i n c r e a s e d ，t h ec o e r c i v i t yo fp a r a l l e ld i r c t i o nw a su pt o 7 2k o ew i t h o u tp e r p e n d i c u l a r m a g n e t i cc r y s t a la n i s o t r o p yw h i l e t h ef ea n dp td e p o s i t i o nt i m er a t i oi s2 7 ：14 ，t h ea t o m sr a t i o o f f ea n dp ti s5 0 9 ：4 0 1f o rt h i ss a m p l e ( 0 0 1 ) o r i e n t a t e da l l o yw a sf a b r i c a t e dw i t ht h ea g b u f f e r , t h eo r d e r i n gd e g r e er e a c h e dam a x i u mv a l u e ；t h eg r a i ns i z er e a c h e dam i n i m u mv a l u e a n de o e r c i v i t yr a t i o so ft h e2d i r e c t i o n si n c r e a s e dw h i l et h ea gb u f f e rl a y e rt h i c k n e s s i n c r e s s e d t h em a x i m u mc o e r c i v i t yw a su pt o5 6k o e t h eo r i e n t a t i o nd e g r e ea n do r d e r i n g d e g r e ew e r ee n h a n c e di nf er i c h e rs a m p l e s i ( 0 0 1 ) i ( 1 11 ) w a s1 0 1 4f o rf er i c h e ds a m p l e ( 0 01 ) o r i e n t a t e df e p t b 4 cm e d i aw a sf a b r i c a t e ds u c c e s s f u l l yb ys p u t t e r i n gm e t h o d ，t h e o r d e r i n gd e g r e ew a se n h a n c e da n dc o e r c i v i t yr e a c h e du pt o1 2 6k o e ，t h em e d i ai san o v e l h e a t i n g - a s s i s t a n tr e c o r d i n gm e d i a w h i l et h eu n i tl a y e rt h i c k n e s sd e c r e a s e d ，t h eg r o w t hm o d e t e n d e dt o ( 0 01 ) o r i e n t a t i o nm o d ef r o mr a d o mm o d e b yr e d u c i n gt h ef ea n dp tl a y e rc o u l d e n h a n c et h eo r i e n t a t i o nd e g r e e t h er a t i oo fx r di n t e n s i t yr e a c h e du pt o5 4 7a n df w h mo f r o c k i n gc u r v ew a s1 2 0 7 0 k e y w o r d s ：p e r p e n d i c u l a rr e c o r d i n g , m a g n e t r o ns p u t t e r , f e p t ，t h i nf i l m ，c o e r c i v i t y 湖北大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研 究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體 已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文 中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 做作者簽名豪蟛 日期：y 一易年多月多e t 學(xué)位論文使用授權(quán)說明 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即： 按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存并向國家有關(guān)部門或 機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢栽试S采用影印、縮 印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存學(xué)位論文；在不以贏利為目的的前提下，學(xué)校可以公開學(xué)位 論文的部分或全部內(nèi)容。( 保密論文在解密后遵守此規(guī)定) 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期：y 一易年多月多日 日期：山豸年月日 崎侄 娶易 l 緒論 1 1 引言 1 緒論 自1 8 9 8 年丹麥人浦爾生( p o u l s e n ) 锘l j 造了第一臺(tái)磁記錄儀器開始，磁記錄的發(fā)展已 有1 0 0 多年的歷史，2 1 世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，其突出表現(xiàn)是信息總量和信 息交換速度的劇增，因此，發(fā)展高密度存儲(chǔ)技術(shù)日趨重要。近年來，傳統(tǒng)存儲(chǔ)記錄技術(shù) 的性能越來越高，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。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。盡管光記錄技術(shù)的崛起和固體存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展打破了磁記錄技 術(shù)一統(tǒng)天下的局面，但由于在記錄介質(zhì)、讀寫磁頭、數(shù)字信道等技術(shù)方面不斷取得突破 性進(jìn)展，磁記錄技術(shù)迄今依然煥發(fā)著盎然生機(jī)。隨著性能的不斷提高，磁記錄技術(shù)的應(yīng) 用領(lǐng)域越來越廣。在當(dāng)今的各種信息存儲(chǔ)技術(shù)中，磁記錄技術(shù)仍然是最重要的存儲(chǔ)記錄 技術(shù)【1 1 。 1 9 5 6 年世界上第一臺(tái)磁盤驅(qū)動(dòng)器容量為5 m b ( 2k b i n 2 ) 0 0i b mr a m a c3 5 0 誕 生后，硬磁盤面記錄密度( 即單位面積的記錄位數(shù)目) 就得到了突飛猛進(jìn)的增長，硬盤 面記錄密度已較1 9 5 6 年的第一個(gè)硬盤提高了2 5 0 0 萬倍：上世紀(jì)七十至八十年代，硬盤 存儲(chǔ)密度以每年2 5 4 0 的速度增長【2 ，3 1 ；隨著1 9 9 1 年i b m 公司將薄膜磁阻磁頭 ( m a g n e t o r e s i s i t i v e ，m r ) 技術(shù)應(yīng)用于磁記錄領(lǐng)域，硬盤記錄密度以每年6 0 的增長速度向 上增長【4 】；19 9 8 年i b m 公司將自旋閥巨磁阻( g i a n tm a g n e t o r e s i s i t i v e ，g m r ) 磁頭技術(shù)在硬 盤產(chǎn)品中推向應(yīng)用，更使得硬盤存儲(chǔ)密度以驚人的每年1 0 0 的速度增長【5 6 】。最近，日 本富士通公司應(yīng)用s f m ( s y n t h e t i cf e n o m a g n e t i cm e d i a ) 技術(shù)成功制得了面密度高于1 0 0 g b i n 研7 】的磁記錄介質(zhì)并已用于實(shí)際硬盤生產(chǎn)中，他們將在明年推出面密度高于2 0 0 g b i n ? 的磁記錄硬盤樣機(jī)【3 】；美國的n s i c ( n a t i o n a ls t o r a g ei n d u s t r i e sc o n s o r t i u m ) 機(jī)構(gòu)和 i b m 公司也于早些時(shí)候聯(lián)合提出了面密度為1 t b i n 2 的硬磁盤的設(shè)計(jì)方案【9 】。通過優(yōu)化 磁頭和磁記錄介質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用新的技術(shù)如：s f m 、p a t t e r nm e d i a 和光磁混合存儲(chǔ)技 術(shù)等，硬磁盤的面密度和容量還將得到進(jìn)一步提高。 1 2 硬盤磁記錄信息存儲(chǔ)近況 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對信息存儲(chǔ)技術(shù)提出了越來 湖北人學(xué)顧： ：學(xué)位論文 越高的要求。提高存儲(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，傳統(tǒng)存儲(chǔ)記錄技術(shù)的性能越來越高，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。l 】o j 作為目前最重要的磁記錄設(shè)備，硬盤的面記錄密度正借助著新技術(shù)的應(yīng)用急劇提 高。實(shí)驗(yàn)室的面密度已達(dá)到約4 2 1 g b i t 平方英寸( s e a g a t e ) ，商業(yè)硬盤的面密度也高達(dá) 1 7 8 g b i t 1 8 0 g b i t 平方英寸( s e a g a t e 與t o s h i b a ) ，容量為t b 量級的產(chǎn)品不斷出現(xiàn)。但是要 想進(jìn)一步提高記錄密度，就必須同時(shí)考慮記錄介質(zhì)與磁頭技術(shù)問題。硬盤記錄介質(zhì)的優(yōu) 劣直接關(guān)系到硬盤的面記錄密度和使用壽命。高密度硬盤磁記錄對磁介質(zhì)的要求是：1 ) 減薄磁性層厚度；2 ) 提高矯頑力并保持高的剩磁；3 ) 磁性能和其它性能均勻、穩(wěn)定。 n 1 1 1 3 磁記錄硬盤對記錄介質(zhì)的要求 硬盤的面記錄密度包括位密度和道密度兩方面。磁性介質(zhì)矯頑力h c 、剩磁m r 以及 厚度6 對提高位密度起關(guān)鍵作用。試驗(yàn)研究表明，高密度記錄要求介質(zhì)有高的矯頑力， 高矯頑力有利于減少干擾，提高信號(hào)的分辨率。而矯頑力不能無限制地提高，太高可能 造成磁頭縫隙磁化場的記錄磁化翻轉(zhuǎn)困難。磁性層厚度和剩磁本身與信號(hào)讀出靈敏度有 關(guān)。要提高磁記錄介質(zhì)的道密度，必須縮小記錄磁跡的寬度、減少磁道之間的間隔。高 密度磁記錄要保證足夠的信號(hào)讀出強(qiáng)度，磁跡寬度不能太窄。磁跡寬度、磁道間隔的大 小與磁頭驅(qū)動(dòng)裝置的定位精度有關(guān)，越小對機(jī)械傳輸系統(tǒng)、定位系統(tǒng)的要求就越高。 高密度硬盤還要求記錄介質(zhì)表面光潔度高，磁頭與磁介質(zhì)問具有很小的飛行高度， 有時(shí)造成材料間的磨損，降低使用壽命，因而要求硬盤片具有優(yōu)良的表面質(zhì)量。記錄介 質(zhì)表面光潔度、介質(zhì)膜的晶粒尺寸、記錄磁頭的磁場梯度等均直接影響介質(zhì)膜的信噪比 ( s n ) ?！緇 l 】 1 4 磁記錄硬盤的基本結(jié)構(gòu)及發(fā)展?fàn)顩r 現(xiàn)在商業(yè)硬盤的介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)大致為：潤滑層( 1 u b r i c a n t ) 碳覆層( c a r b o no v e r c o a t ) 磁性 ) 縣( m a g n e t i cl a y e r ) 緩沖層或底層( u n d 甜a y e 基片( s u b s t r a t e ) ?；窘Y(jié)構(gòu)模型如圖1 1 所示。 f l l 】 2 l 緒論 潤滑層 如：全氟聚醚( p f p e ) 保護(hù)層如：s i 0 2 、c a r b o n 磁性層如：c 舳：co _ n i p t 、c 疋o p t t a 底層( u n d e r l a y s ) 如：c r 、a g 層 附加層( a d d i t i o n a ll a y e r ) 如：n i p 基片如：a l 、a i m g 、s i 、玻璃 圖1 1現(xiàn)用硬盤的基本結(jié)構(gòu)模型 表1 - 1近年來硬磁盤面記錄密度的主要進(jìn)展 面密度線密度道密度矯頑力 時(shí)間公司 數(shù)傳率( m b s ) ( g b i n 2 )( k b p i )( k b p i )( k a m ) 1 9 9 8 9r e a d r i t e1 3 51 9 54 2 73 1 32 2 5 2 1 9 9 9f u i i t s u2 0 1 9 9 9 5r e a d r i t e2 0 91 7 54 8 04 3 51 9 8 9 1 9 9 9 7s e a g a t e2 3 8 1 9 9 9 8r e a d r i t e2 6 52 3 05 0 45 2 61 9 8 9 1 9 9 9 歉i b m3 5 33 8 9 9 1 9 9 9 1 1r e a d r i t e3 6 01 7 35 1 17 0 42 5 4 6 2 0 0 0 3r e a d r i t e5 0 2 1 4 05 5 29 0 92 9 2 0 2 0 0 0 1 0r e a d r i t e6 3 21 6 06 0 01 0 5 - 33 1 0 4 2 0 0 0 4f u i i t s u5 66 8 08 2 2 0 0 0i b m1 0 34 0 62 5 42 9 6 0 2 0 0 1 8f u j i t s u1 0 6 41 2 8 87 5 01 4 1 93 1 6 1 2 0 0 2 4r e a d r i t e1 3 0 3 1 8 3 2 0 0 2 5 f u j i t s u 3 0 0 垂直記錄 2 0 0 2 1 1 s e a g a t e 1 0 0垂直記錄 1 5 高密度記錄技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)方向 1 5 1 反鐵磁耦合介質(zhì)( a f c ，a n t 卜f e r r o m a g n e t i c a l i yc o u p i e dm e d i a ) 反鐵磁耦合介質(zhì)是由兩層( 或多層) 被非磁耦合層相隔離的磁性層構(gòu)成的，上磁性 層為主記錄層 m l ) ，下次性層為穩(wěn)定層 s l ) 。由于鐵磁穩(wěn)定層的反鐵磁耦合作用，復(fù) 湖 # i 學(xué)位& i 合介質(zhì)的總l f | 磁砸m r t - ( m r t ) m l ( m r t ) s l 。返求明杠沒f j 降低卡碰層厚度或磁化強(qiáng)度 的條件下減小j 復(fù)合硅層的總的m r t ，從m 降低了逛磁場，增加丁皚錄佑息n 。穩(wěn)定陀， 同時(shí)電提高了介質(zhì)的信噪比。l j f 于主磁性和穩(wěn)定層2 - 叫的交換耦合作川，也提高了復(fù)合 系統(tǒng)的竹效體秘，與譯崖介質(zhì)相比，存不提高各向異性常數(shù)k 的條件下，提高了晶村的 穩(wěn)定性參數(shù)，從晰使介質(zhì)的熱穩(wěn)定性和q 入性能獲得改善。 1 5 2 熱輔助記錄技術(shù)( h e a ta s s i s t e dm a g n e t i cr e c o r d i n g ) 所有磁性材料都具有個(gè)居旱點(diǎn)溫度當(dāng)磁性材料被_ 】| | 熱到改溫度時(shí)，材料的矯頑 山降為零。介質(zhì)材料的矯頑力較低時(shí)，容易記錄，但信號(hào)不穩(wěn)定：相反，當(dāng)介質(zhì)材料的 矯頑力較高時(shí)，記錄信號(hào)穩(wěn)定，介質(zhì)要求配錄磁頭具有強(qiáng)度更高的記錄磁場，采h 傳統(tǒng) 磁頭幾乎小可能完成記錄。對于高矯頑力介質(zhì)，在i d 求過程中，如果采用激光照射等手 段將記錄介質(zhì)上個(gè)非常小的區(qū)域瞬時(shí)加熱，使其溫度達(dá)到居避點(diǎn)附近，由于介質(zhì)的矯 頑力降低，容易用汜錄磁場相對較低的磁頭在浚位囂記錄一位信息。當(dāng)熱源除去以后， 隨著配錄區(qū)域的冷擊，該記錄區(qū)域?qū)⒑芸旎謴?fù)到原來的高矯頑力狀態(tài)，所以該記錄位將 是非常穩(wěn)定的。采用這利，方法既u ，以克服高矯頑力介質(zhì)吐錄的嗣難義能改善信息位的 熱穩(wěn)定性，從而獲得非常高的叫畦錄密度。 1 5 3 垂直記錄技術(shù) 從1 9 7 5 年幾小爾北大學(xué)的巖崎俊教授提出垂直記錄技術(shù)以來，已絳經(jīng)歷了近三十 多年的發(fā)展。由_ r 近年來“錄晰立的不斷提高，址錄何單元的尺寸越米越小，磁【己求材 料所面l 臨的熱穩(wěn)定性或超順磁極限問題越來越突出。與傳統(tǒng)的縱向記錄技術(shù)相比，垂直 磁記錄技術(shù)在克服這些問題方面l 具有明顯的優(yōu)勢，所以近來更加引起人們的重視。 水半磁記錄方式垂直礁記錄打止 圖1 2 磁記錄方式不意國 l 緒論 垂直記錄與縱向記錄之間具有互補(bǔ)的關(guān)系。根據(jù)電磁理論，在縱向記錄介質(zhì)中，記錄 密度越高，記錄波長越短，而相鄰位之間的退磁場l i d 隨著波長的縮短而逐漸增強(qiáng)。退 磁場將使磁化過渡區(qū)之上的磁化強(qiáng)度減小，從而導(dǎo)致輸出信號(hào)幅度的降低。在垂直記錄 介質(zhì)中，退磁場是隨著記錄波長的縮短而逐漸減弱的，而且退磁場有助于提高磁化過渡 區(qū)相鄰記錄位的磁化強(qiáng)度。因此，與縱向記錄的情況不同，如圖1 2 ，在垂直記錄的情況 下，可以采用比較厚的介質(zhì)厚度，適中的介質(zhì)矯頑力h c ，較高的介質(zhì)飽和磁化強(qiáng)度m s ， 獲得較高的記錄密度。此外，在縱向記錄中，過渡區(qū)相鄰位位之間相互排斥，在高密度條 件下，將使記錄信號(hào)出現(xiàn)致命的熱衰減，而垂直記錄介質(zhì)中相鄰位之間相互吸引，磁化 穩(wěn)定性非常高。為了提高磁記錄介質(zhì)的熱穩(wěn)定性，介質(zhì)中的磁性顆粒應(yīng)該具有足夠大的 各向異性和有效體積。對于垂直記錄介質(zhì)而言，由于介質(zhì)膜可以相對較厚，所以記錄密 度很高，也就是柱狀晶粒的直徑很小的情況下，仍然可以具有較大的顆粒體積，從而使 記錄位單元具有良好的熱穩(wěn)定性。另外，垂直磁記錄介質(zhì)本身就有一個(gè)方向性很好的易 磁化軸方向( 而面內(nèi)磁記錄介質(zhì)方向是在面內(nèi)隨機(jī)的) ，這能導(dǎo)致更為緊密的開關(guān)場分 布和使得寫入過渡區(qū)展寬更窄，因而在取向良好的介質(zhì)中就更容易獲得更高的信號(hào)量和 更低的噪聲。 1 5 4 新型記錄讀出磁頭 上世紀(jì)9 0 年代初磁電阻讀出磁頭在硬磁盤驅(qū)動(dòng)器中的應(yīng)用，大大推進(jìn)了硬磁盤驅(qū) 動(dòng)器性能的提高，使其面記錄密度達(dá)到了g b i n 2 級。1 0 幾年來，磁電阻磁頭已從當(dāng)初的 各向異性a m r 磁頭發(fā)展到巨磁電阻g m r 磁頭和隧道型t m r 磁頭等性能更高的品種。 1 5 5 圖形化介質(zhì) 圖形化介質(zhì)中，介質(zhì)是由非磁母體隔離的納米級島狀單疇磁性斑點(diǎn)陣列組成的，每 位信息存儲(chǔ)在個(gè)單疇磁斑上。這既避免了與連續(xù)介質(zhì)相關(guān)的噪聲，又可使單疇顆粒的 尺寸增加幾百位，從而大大提高了記錄信息的溫度穩(wěn)定性。隨著納米制造技術(shù)的發(fā)展， 近年來提出了多種制備圖形化介質(zhì)的方法，如沖壓法( s t a m p i n g ) ，離子束刻蝕法( i o nb e a m e t c h i n g ) ，光刻法( l i t h o g r a p h y ) ，自組裝法( s e l f - a s s e m b l i n g ) ，在陽極化鋁模板電鍍法( p l a t i n g i na n o d i z e da l u m i n u mp o r e s ) 等方法。 i q 1 6f e p t 薄膜材料基本性質(zhì)以及研究進(jìn)展 如表1 2 所示，現(xiàn)今幾種常見的磁記錄材料中，當(dāng)前研究的高k u 材料主要集中在 湖北 學(xué)ml 岸”瞳i c o 堆臺(tái)金，l lo 柏的3 d 一4 d ，3 d 5 d 金屬州化合物和稀十一過渡族化合物。塒于c o 基合余 代表性材料是h c p - c o ，化學(xué)有序的c 0 3 p t 和c o p t c r x ( x = b ，t a ) n 粒合余，這些材利是眾 所j j 戔的硬磁材料，掘義獻(xiàn)報(bào)道通過臺(tái)適的村底樹制選擇和恰當(dāng)?shù)牡讓臃Nr 層的d t 合總 r - r 以掙制磁化易軸平面取向或是垂直方向取向i 而l 1 。斗n 臺(tái)金和r e - t m 化合物，其典型 代表是f e ( o r c o ) p t 和c o s s m 合盒他們的k u 都在1 0 8 e r g c c 的范圍。以及最近有人報(bào) 道的凹力結(jié)構(gòu)的f e 4 0 c 0 6 0 ，其各向片性電和他們在剮一個(gè)數(shù)量繳呲” 表1 - 2 高磁各向異性材料列表i “ lm t ( 啪# )鞏 m ) 0 z2 9 8 c oa u o y h n 6 6 - 1 01 1 4 0 1 6ll i of e p t 高各向異性材料 完全有序化的l i of e p t 的晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖i 一3 。這個(gè)不意圖表不的足f e 原子和 p t 原子在( 0 0 1 ) 平面上變醬的堆積。在合j i ；= 狀態(tài)f ，f e 原了有磁俏極矩而p f 是非磁性 朐，但足它們表現(xiàn)出s t o n e r 增強(qiáng)順磷磁化。在l i o 的晶體結(jié)構(gòu)里，p f 和那些具有誘導(dǎo)磁 矩的p c 原子結(jié)合在一起。p t 原子的偶極磁矩極化效應(yīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生的。這個(gè)效應(yīng)是由傳 導(dǎo)電子和f e 原子直接交換藕合所導(dǎo)致的。p t 原于的外殼層電子的自旋一軌道耦合相互 作用導(dǎo)致了l l o 材料的高磁晶各向異性。 i s , i q f e p 圉i - 3f e p t 合金晶體結(jié)構(gòu)示意圖 l l 緒論 圖1 - 4 是f e p t 的相圖。我們可以發(fā)現(xiàn)，在臨界溫度t c 處，a 1 相到l i o 相的轉(zhuǎn)變是 通過一階相變完成的。高于1 3 5 0 ，f e p t 是無序的，而且是f c c 的晶體結(jié)構(gòu)。低于1 3 5 0 時(shí)，f e p t 具有l(wèi) l o 結(jié)構(gòu)，在低于居里溫度的地方，它的c 軸是易磁化軸，而且c 軸方 向晶格參數(shù)小于a ( _ b ) 軸長度。 圖1 - 4f e p t 一- - 元合金相圖 圖1 - 5 是合金的一階相變圖，它描述了不穩(wěn)定溫度，這個(gè)溫度低于開始自發(fā)而且連 續(xù)相轉(zhuǎn)變的溫度。平衡態(tài)下長程有序參數(shù)隨著溫度增加而降低，一直連續(xù)到臨界溫度， 然后在t c ，處不連續(xù)的降低到0 。在體材料合金里，q 值大約為0 8 ，剛好低于t c ，。而對 于非等原子比例成分，將導(dǎo)致原子有序度最大值降低。對于l i of e p t 材料，在完成有序 之后，微結(jié)構(gòu)是孿晶結(jié)構(gòu)組成的。據(jù)報(bào)道，非平衡c a 比例驅(qū)動(dòng)孿晶結(jié)構(gòu)形成。相變應(yīng) 力和壓力在獲得多卵晶態(tài)之后完全被釋放出來，而且c a 比例達(dá)到了平衡值。理解基于 相變動(dòng)力學(xué)的微結(jié)構(gòu)進(jìn)化過程是非常有意義。應(yīng)力能對于一個(gè)相來說，它貢獻(xiàn)了成核激 活能勢壘d g * 。因此，相變動(dòng)力學(xué)可能會(huì)因兩相之間很高的激活能勢壘而變化。和單獨(dú) 直接相變相反，一個(gè)系統(tǒng)可能經(jīng)歷中間的亞穩(wěn)相去克服更低勢壘而形成一個(gè)亞穩(wěn)相。在 相變過程中，彈性應(yīng)力能可以寫為式1 1 ： fe ( 占v ) 2 l s 一1 了 ( ) 其中e 是楊氏模量，v 是p o i s s o n 比列，e v 是有序參數(shù)的一個(gè)函數(shù)，彈性應(yīng)力能可 以展開為泰勒級數(shù)考慮系統(tǒng)效應(yīng)之后，單位體積的應(yīng)力能可以表示為式1 2 ： 7 湖北人學(xué)顧i ：學(xué)位論義 巨= 擊c 爭+ 爭每) 2 礦 m 2 ， e = 矽r 4( 1 3 ) 其中1 1 是長程有序參數(shù)，它可以看作是晶格彈性應(yīng)力能隨著它以四次方變化。當(dāng)有 序度增加，彈性應(yīng)力能很快的上升，對平衡相成核的激活勢壘有貢獻(xiàn)。在這一點(diǎn)上，相 變動(dòng)力學(xué)將會(huì)選擇朝著更低能量勢壘方向有序化，而且l l o 對稱的亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)以及非平衡 的有序參數(shù)、c a 的比例都導(dǎo)致了相變以更快速度進(jìn)行，這樣的轉(zhuǎn)變途徑導(dǎo)致更低的應(yīng) 力和更低的驅(qū)動(dòng)力。這和在相分離的非經(jīng)典成核很類似。在最后的狀態(tài)，隨著顆粒長大， 顆粒之間的彈性相互作用和最終多孿晶形成釋放了應(yīng)力能，此時(shí)c a 比例逐漸達(dá)到了平 衡值。 t k 圖l _ s 有序參數(shù)對溫度依賴關(guān)系和l 1 0 有序材料相圖的示意圖 下面列舉f e p t 有序合金的一些基本特征： ( a ) 磁各向異性能比退磁場能高一個(gè)量級，如果磁化易軸沿膜面法線取向，對穩(wěn)定 的垂直磁化有利。 ( b ) 滿足熱穩(wěn)定的條件，超順磁臨界尺寸為3n m ( 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( 式1 - 4 ) 確定。 d p = ( 15 0 k b t r c k u ) ( 1 - 4 ) 其中，k b 為玻爾茲曼常數(shù)，t 為環(huán)境溫度，k u 為磁晶各向異性常數(shù)。 ( c ) 磁疇壁狹窄，因此粒界的小缺陷都能起到對疇壁的釘扎作用，磁疇限制在小的 尺寸。疇壁厚度6 與k u 的平方根成反比( 式1 5 ) 。 6 一n ( a k u ) 1 7 2 ( 1 - 5 ) 其中，a 為交換作用常數(shù)，k u 為磁晶各向異性常數(shù)。 l 緒論 ( d ) 大的飽和磁化強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)更小的單疇顆粒直徑，使磁疇更進(jìn)一步細(xì)分。有 利于提高再生信號(hào)強(qiáng)度。單疇顆粒臨界尺寸d s 由下式( 式1 6 ) 給出。 d s = 9 7 ( 4 兀m s ) 二( 1 6 ) 其中，y 為疇壁能密度，m s 為飽和磁化強(qiáng)度。 1 6 2l 1 0f e p t 垂直磁記錄介質(zhì)研究進(jìn)展 目前國內(nèi)外對f e p t 垂直磁記錄介質(zhì)的研究主要集中于 ( 1 ) 使用單晶m g o 或s r l i 0 3 襯底【1 7 , 1 8 】 t g o t o 等人在( 2 0 0 ) m g o 單晶襯底上成功制備了高度垂直取向的l l of e p t 薄膜，研究 了f e p t 薄膜的厚度對薄膜磁性及磁化機(jī)理的影響，并獲得了垂直矯頑力高達(dá)5 4k o e 的垂 直磁記錄介質(zhì)，指出了薄膜的磁化行為很大程度上是受到薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響。y e d i n g 等人則使用單晶的s r t i 0 3 襯底成功制備了完美( 0 0 1 ) 擇優(yōu)生長的l 1 0f e p t 合金薄膜， 分別討論了薄膜在1 5 0 ，2 5 0 ，3 5 0 熱處理后薄膜的晶體生長情況，發(fā)現(xiàn)薄膜在2 5 0 。c 時(shí)已經(jīng)能很好的相變并且呈現(xiàn)為( 0 0 1 ) 擇優(yōu)生長模式，襯底與薄膜的外延關(guān)系是f e p t ( 0 01 ) ll s r t io ( 10o ) 。 ( 2 ) a u ，a g ，c r r u ( m o ) 等金屬層對薄膜進(jìn)行誘導(dǎo)n 螂1 z l z h a o 等人在( 1 0 0 ) m 9 0 單晶襯底上使用a g 的插入層成功的在4 0 0 。c 退火條件下制 備得到了2 4k o e 垂直矯頑力的( 0 0 1 ) 擇優(yōu)f e p t 合金。j s c h e n 等人發(fā)現(xiàn)當(dāng)c r r u 底層的 厚度在3 0 n m 至l j 8 0 n m 范圍內(nèi)時(shí)，薄膜出現(xiàn)很明顯的( 0 0 1 ) 擇優(yōu)生長，薄膜的矯頑力為3k o e 左右。 ( 3 ) 在不使用外延及誘導(dǎo)技術(shù)下，通過優(yōu)化薄膜沉積條件的到垂直生長乜1 1 h z e n g ，m l y a n 小組通過對直接沉積在s i 襯底上f e p t ，c o p t 合金進(jìn)行厚度、成分與 退火條件的控制，成功獲得了高度取向的f e p t ，c o p t 合金介質(zhì)，研究表明薄膜的退火時(shí)間 對薄膜的生長模式有很大的影響。 1 7 本文研究的內(nèi)容及意義 垂直磁記錄薄膜材料介質(zhì)的研究是一個(gè)很有意義的研究課題，在垂直磁記錄方式已 經(jīng)完全取代水平磁記錄方式的今天，垂直磁記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能的研究對于目前硬盤 技術(shù)的發(fā)展和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有著極其重要的意義。本文以此作為碩士學(xué)位的研究課題，采用 磁控濺射的方法制備了一系列非磁性基質(zhì)摻雜的具備垂直磁晶各向異性的f e p t 納米薄 9 湖北人學(xué)碩1 ：學(xué)位論文 膜，并結(jié)合垂直磁記錄方式及生產(chǎn)、實(shí)用化對記錄介質(zhì)性能的要求，提出了新的思路， 成功制備了具備垂直各向異性的f e p t 介質(zhì)薄膜，研究了f e p t 基垂直磁記錄薄膜的結(jié)構(gòu) 與性能。本文的研究內(nèi)容主要為以下兩個(gè)方面： ( 1 ) f e p t a g 垂直磁記錄介質(zhì)的研究 在這個(gè)部分，作者采用磁控濺射多層膜先驅(qū)體結(jié)合真空退火的方法制備了垂直磁記 錄薄膜，并研究了不同銀底層厚度以及f e p t 合金中f e 的含量對薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。 研究表明，在沒有添加a g 底層的樣品中，薄膜呈現(xiàn)隨機(jī)或( 1 1 1 ) 面擇優(yōu)生長模式水平和 垂直方向的矯頑力差別較小，當(dāng)添加了a g 底層時(shí)，薄膜隨著a g 底層厚度的增大逐步呈 現(xiàn)出一定的( 0 0 1 ) 擇優(yōu)生長情況，并且薄膜的有序度在a g 底層沉積時(shí)間為1 0s 時(shí)達(dá)到最 大值，薄膜的水平矯頑力隨著a g 底層厚度的增大而下降，介質(zhì)垂直矯頑力大小高達(dá)5 6 k o e 。此外薄膜的有序度在一定范圍內(nèi)還隨著薄膜中f e 的含量增大而提高。介質(zhì)基本呈 現(xiàn)了( 0 0 1 ) 擇優(yōu)生長，表現(xiàn)出來明顯的垂直磁晶各向異性。 ( 2 ) f e p t b 4 c 多功能垂直磁記錄介質(zhì)的研究 在這個(gè)部分，作者首次提出了在b 4 c 基上使用多層膜的方式制備垂直磁記錄介質(zhì)的 方法，使用磁控濺射結(jié)合真空退火方法成功得到了垂直取向的f e p t b 4 c 納米復(fù)合膜，薄 膜的最大矯頑力高達(dá)1 2 6k o e ，擁有熱輔助垂直磁記錄介質(zhì)應(yīng)用的潛力。另外，從多個(gè)角 度就薄膜單元層厚度對薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響做了細(xì)致的研究。為了進(jìn)一步提高薄膜的 取向度，作者通過優(yōu)化薄膜的沉積條件成功的改善了薄膜的( 0 0 1 ) 擇優(yōu)情況，分析了薄膜 磁性與結(jié)構(gòu)、成分間的關(guān)系。 l o 2 薄膜的“* 表n i 2 薄膜的制備及表征 在這章畢，將會(huì)介紹奉論文阜用到的儀器和實(shí)驗(yàn)方法，安驗(yàn)主要有四部分組成：薄膜 沉積，厚度成分測定，結(jié)構(gòu)、微結(jié)構(gòu)分析和磁性能測量，下面l 將分別介紹。 21 薄膜的制備 薄膜的制備薄膜的制各方法通?？梢苑譃椋何锢須庀喑撩亍⒒瘜W(xué)氣相沉積、化學(xué)液 相沉積、等離子體氣相沉積等幾種，其中物理氣相沉積包括：蒸發(fā)鍍膜濺射鍍膜、分子 柬外延、離子束沉積等。他們的共性是靶的材料以原了或是離r 的形式沉積到基片上， 他們的區(qū)別主要在于原子或是離子所攜帶的能量不同，聞此用不同方法制備的薄膜與基 片之間的附著力是不同的，其巾，濺射的優(yōu)點(diǎn)是薄膜附著力好，沉積速率高，工藝穩(wěn)定易 控制這對薄膜的制備很有吸引力。 磁控濺射系統(tǒng)的高電壓激發(fā)a r 的等離子體包含電子和帶j f 電的a ，離子，岡為靶足 接地的所以a r * 離于就朝著靶方向被加速，然后它和靶表面發(fā)生碰撞，使得動(dòng)量從入射離 r 轉(zhuǎn)移到靶村判，如崮2 一l 所示，從a r + 離r 轟擊巾獲得足夠能量的原子就從靶材脫離開 柬作為濺射原子，這些逸卅的濺射原子將會(huì)經(jīng)受和其他原子，離子碰掩后彳到達(dá)襯底， 其中一些原子山于和近鄰原子有很強(qiáng)的結(jié)合，進(jìn)而形成薄膜。而另些原了由于很弱的鍵 合能所以又被濺射山去。濺射是一個(gè)動(dòng)量轉(zhuǎn)移的過程所咀薄膜的織構(gòu)和微結(jié)構(gòu)對入射 離子的能量和方向有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系，通?？梢酝ㄟ^調(diào)解氣的氣壓、濺射功率和襯底溫 度束控制為離子的能量和方向，兇此，薄膜的微結(jié)構(gòu)和織構(gòu)也就隨著工作氣壓、濺射功率 和襯底溫度的改變而改變。 圖2 4 磁控濺射原理不意圖 湖北 學(xué)“i 镕t 本文所制備的薄膜使用沈陽科學(xué)儀器廠生產(chǎn)的一| l 科院沈m 科學(xué)儀器研制中心生產(chǎn) 的j g p 5 6 0 型高真窄多功能磁控濺射系統(tǒng)，其極限真空為6 x 1 0 4 p a , 濺射氣體為9 99 的 高純a r 氣，靶材為9 99 的高純金屬靶和陶瓷靶。另外還使用了一臺(tái)有同本真空公司 生產(chǎn)的4 靶超高真空磁控濺射機(jī)臺(tái)其極限真空為2 x 1 0 6 p 兩套系統(tǒng)都使用計(jì)算機(jī)控制， 能夠靈活方便的毆計(jì)多層膜結(jié)構(gòu)工豈表。他們由兒個(gè)基本的部分構(gòu)成：真空腔體、抽真 空系統(tǒng)、濺射電源和氣路系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、濺射槍和靶材部分，以及測量各種參數(shù)的儀器 和控制的元件，比如質(zhì)量流控制器、控制動(dòng)作的計(jì)算機(jī)等等，本論文! h 主要使用的設(shè)備圖 見圖2 2 所示 圖2 - 2j g p 5 6 0 型高真空多功能碰控濺射系統(tǒng) 該設(shè)備共有兩個(gè)腔體室，主濺射室和快進(jìn)樣室”主濺射室中共有5 個(gè)靶，其中兩個(gè)靶為 電磁勵(lì)磁靶可以應(yīng)對較厚的磁性靶材，一個(gè)射頻電源，四個(gè)直流電源，樣品架置于主 腔體的頂部，它u r 以勻速的旋轉(zhuǎn)，樣品轉(zhuǎn)盤由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，其轉(zhuǎn)速可精確控制，因而可 以制各多層薄膜，精確控制膜層厚度和多層膜周期數(shù)，從而可以非常方便的制備出具有良 好調(diào)制周期的各類多層膜。 濺射使用的工作氣體是高純a r 氣通常氣在濺射中的氣壓為os p a 。實(shí)驗(yàn)中采用的 襯底經(jīng)過熱氧化的( 1 0 0 ) 單晶硅片，氧化層的厚度約為1 0 0n m 。這些基片通常用丙酮、 酒精、去離子水超聲清洗數(shù)次，最后在清潔的環(huán)境罩用氮?dú)獯蹈苫蚴怯眉t外燈直接烘干備 用。 2 * 雌的制* 女“ 2 2 薄膜的表征 2 2 i 結(jié)構(gòu)和微結(jié)構(gòu)的表征手段1 2 2 - 2 4 i 薄膜的結(jié)構(gòu)t 要通過x 射線( 0 2 0 模j ，掃描模式，c u 的k 線) 衍射儀掃描和高 分辨率的透射電子顯微鏡，本論文中使用的x 射線衍射儀為b r d k c ra d v a n c ed 8 ( i l2 - 3 ) ， 幾何配置示意圖如圖2 4 所示，通過掃描可以得到晶體的基本結(jié)構(gòu)信息。根據(jù)射線衍射 峰不但可以得到材料的晶體類型，還可以得到晶斷之日j 的血間距咀披品粒的大小，由布 拉格衍射公式可計(jì)算面日j 距，用d 1 1 l c j 表示晶面指數(shù)為的晶嘶之f e i j 的面叫距，則2 五n 面2 而， 其中為0 布拉格衍射角 為使用的射線波長，n 是衍射的級數(shù)，同時(shí)使用x 射線衍射 結(jié)果可以估算薄膜的晶粒尺寸，假設(shè)晶粒的太小為d ，衍射峰的半高寬為b ，則晶粒的大 小山謝樂( s c h g r 盯) 公式給出d = b 啪k 2 f 們，其中。為謝樂常數(shù)，! j 結(jié)杜州f 和洲量的方濁有關(guān)r 其取位一般 08 9 。 圖2 - 3b 鄺k e r 公司的d 8a d v a n c e x r d 測試系統(tǒng) 枷m # m i “浩i 圖2 4 x 射線衍射儀幾何配置示意圍 高分辨率的透射電子顯微鏡是研究薄膜微結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的主要手段，透射電子顯微鏡 具有分辨牢高并能給出直觀圖像的優(yōu)異的結(jié)構(gòu)分析功能，它的系統(tǒng)和操作非常復(fù)雜，但其 基本原理和光學(xué)顯微鏡是相同的，如圖2 - 5 所示，具有1 2 0 - - 2 0 0k e v 的電子束通過物鏡聚 焦到被觀察的樣品上，那些平行十八射電子柬的品而散射電子束而形成衍射花樣在背面 觀察的物鏡上，通過成像系統(tǒng)將衍射花樣發(fā)大成像，通常犯的樣品用離了減薄到定的厚 度，然后爿能用幾觀察，而且制樣的好壞對觀測的結(jié)構(gòu)有著直接影響。 nm 忡，t 熏缸辨十- - j 、_ t ，神 - _ - - h - f _ i 閉2 - 5 電二：顯徽鏡和光學(xué)顯微鏡的比較 2 薄膜的制備及表征 2 2 2 薄膜成分的測試 本論文里使用了光熒光系統(tǒng)( x r v ) 、能量散射譜( e d s ) 儀器來檢測薄膜的化學(xué)成分， 其原理是用通過光或是高能量高速的電子束來轟擊樣品，通過光電效應(yīng)來激發(fā)原子里的 內(nèi)殼層電子，當(dāng)外殼層的電子回到空的內(nèi)殼層時(shí)將發(fā)射元素特征光，特征熒光的強(qiáng)度可以 用來計(jì)算每種元素在合金態(tài)里的濃度或是原子比，這里主要有隨機(jī)軟件自動(dòng)計(jì)算。 2 2 3 薄膜厚度的測量 為了獲得材料的沉積速率，我們需要對薄膜的厚度進(jìn)行精確的測量，然后將厚度除 以沉積時(shí)間即可得到沉積速率。臺(tái)階儀的結(jié)構(gòu)如圖2 - 6 所示，它采用直徑很小的觸針滑過 被測薄膜的表面，同時(shí)記錄下觸針在垂直方向的位移，觸針的頭部一般用金剛石磨成半徑 約為一群的圓弧后做成，在觸針上加有一的可以調(diào)節(jié)的壓力，垂直位移被放大幾千倍甚至 一百萬倍，因而垂直位移的分辨率最高可達(dá)到l n m 。 圖2 - 6 臺(tái)階儀工作原理 2 2 4 薄膜磁性的測量0 2 洲i 振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)( v s m ) 是測量材料磁性的重要手段之一，能給出樣品磁性質(zhì)相關(guān)參 數(shù)，諸如矯頑力、飽和磁化強(qiáng)度、剩磁等，還可以利用v s m 測量樣品的微磁滯回線， 分析樣品的矯頑力機(jī)制。 湖北人學(xué)碩i ：學(xué)位論義 ( a ) ( b ) 圖2 - 7 振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖 圖2 7 ( a ) 給出v s m 的結(jié)構(gòu)示意圖。v s m 的測量原理是將一個(gè)小尺度的樣品 放在磁場中，可以視為一個(gè)磁偶極子，使它在均勻恒定的磁場中作等幅振動(dòng)，利用電子 信號(hào)放大系統(tǒng)，將處于上述偶極場中的檢測線圈中的感生電壓進(jìn)行放大，再根據(jù)感生后 的電壓和磁矩之間的關(guān)系求出被測樣品的磁矩。 如圖2 7 ( b ) 所示，設(shè)磁場的方向沿x 軸，樣品沿z 軸振動(dòng)，在r 處放置一個(gè) 匝數(shù)為n 面積為s 的檢測線圈。則感生電壓可以表示為：占( f ) ：一掣：一半a o c o c o s ( c o o k ， 口f| 萬 其中a o 為樣品振幅，為樣品振動(dòng)的頻率，k 為與檢測線圈的大小、形狀、匝數(shù)和方位 有關(guān)的常數(shù)。當(dāng)我們固定樣品的振幅和頻率，固定線圈的匝數(shù)、大小、形狀和位置后， 則感生電壓只和樣品的總磁矩成正比。每次測量時(shí)，利用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行定標(biāo)，根據(jù)感生 電壓的大小就可以直接獲得樣品的總磁矩值。 本文中使用的是南京大學(xué)產(chǎn)v s m 系統(tǒng)，最大測試場為1 5 t ，分辨率為l * 1 0 一e t r l u 。 1 6 3f e p t a g 垂直磁記錄介質(zhì)的制備。j 表征 3 1 引言 3f e p t a g 垂直磁記錄介質(zhì)的制備與表征 為提高硬磁盤面記錄密度，作為磁記錄的最小單元單疇磁性顆粒尺寸必須減小，但 過小的顆粒會(huì)由于超順磁效應(yīng)而失去記錄的信息，同時(shí)過小的顆粒尺寸又會(huì)影響薄膜的 相變。有序的l 1 0 f e p t 合金薄膜具有非常高的磁晶各向異性能( 7 1 0 6 j c m 3 ) ，預(yù)計(jì)在 晶粒尺寸小于5t i m 時(shí)仍具有非常好的熱穩(wěn)定性【3 4 1 。垂直磁記錄方式可以比目前普遍采 用的縱向磁記錄方式記錄密度提高一個(gè)數(shù)量級，因此研究有序的l