PDF《！＂#$ 薄膜中磁相互作用 ！》

!"#$ 薄膜中磁相互作用! 展晓元 张跃! 齐俊杰 顾有松 郑小兰 (北京科技大学材料物理与化学系, 北京 "###$%) (&##' 年%月(日收到;

&##' 年)月&# 日收到修改稿) 采用磁控溅射方法在自然氧化的单晶 *+ ("##) 衬底上制备了纳米结构的 ,-.

% /01) 薄膜, 并研究热处理后薄膜中 的磁相互作用、 晶粒尺寸与热处理温度的关系2经1##3热处理后, ,-/0 薄膜中有明显的面心四方相形成, 薄膜表现 出硬磁性, 晶粒尺度在 &# 45, 薄膜内部存在软硬磁交换耦合作用;

随着热处理温度升高, 硬磁相含量增加2 同时由 于,-/0 薄膜的晶粒长大, 部分软硬磁晶粒之间的交换耦合作用失效;

'##3热处理后, ,-/0 的面心立方相已经完全 转变为面心四方相, 薄膜矫顽力由硬磁相之间的静磁作用贡献2 关键词:磁性薄膜,纳米晶,磁性能,热处理 6,).'#7 !国家杰出青年基金 (批准号: , 国际合作与交流重大项目 (批准号: .#'&#"
%() 资助的课题

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: ?:4@A=B0C2 -D=2 E4 "F 引言磁交换耦合作用是指磁性材料中的软G硬磁相 在纳米度域的磁相互作用 ["]

2 磁交换耦合作用使磁 性材料具有大的磁能积, 利用先进的制粉、 溅射等技 术可以获得磁交换耦合磁性材料, 使其在永磁材料 方面有着广泛的应用2 而对于磁记录介质材料来说, 随着电子信息产 业的高速发展, 对高密度、 大容量的磁记录器件的需 求越来越强烈, 超高密度磁记录器件介质材料的研 究成为当前材料科学与工程研究的一个重要的前沿 课题, 提高记录密度的技术难题在于进一步降低记 录介质的晶粒尺寸和提高信息读取的可靠性, 现在 普遍认为薄膜内部晶粒之间的交换耦合作用是噪声 的主要来源 [&, %] , 不利于记录信息读取的准确性2 在众多磁记录介质材料当中, H"# (I=J=9!型) 有序结构的 ,-/0 合金薄膜具有很高的单轴磁晶各 向异性 (!= ""#) KG5% , 比现在普遍应用的 IL 系合金 磁记录材料高一个数量级) 、 高矫顽力 ( "E "1)$# MJG5) 和高的磁能积((#") 5:N " 1F#. O "#. P・JG 5) [1] , 使它在高密度磁记录介质材料方面有着广阔 的应用前景2 块状 ,-/0 合金在室温下是有序化的 ,IP 结构 [.] , 通常溅射态的 ,-/0 合金薄膜是无序的 QEE 结构 ( !9,-/0 相) , 需要退火处理促使其转变为有 序的 H"# 结构 ( " & 9,-/0 相) , 退火会导致 ,-/0 薄膜晶 粒的长大, 而磁交换耦合作用的尺度范围与薄膜晶 粒尺寸有直接关系 ['] , 研究 ,-/0 薄膜材料热处理过 程中晶粒尺寸变化与磁交换耦合作用尺度之间的关 系对于 ,-/0 合金材料在高密度磁记录方面的应用 至关重要2材料中的磁相互作用长度在纳米尺度 [)] , 但对磁性材料宏观磁学性能有很大的影响, 在磁记 录介质材料中要避免软硬磁交换耦合作用, 很多科 研工作者对磁性材料中软硬磁交换耦合作用进行了 模拟 [$, (] , 我们在此实验中借助高分辨电镜研究了 ,-/0 磁性薄膜材料中结构变化和薄膜中磁相互作用 尺度之间的关系, 这样的工作在文献中报道很少2 &F 实验方法 ,-/0 薄膜采用磁控溅射制备, 薄膜厚度 "## 45, 基片为自然氧化的 ("##) 取向的单晶硅, 成膜前在丙 酮, 去离子水和酒精中清洗, 成膜时基片保持水冷2 ,- 和/0 靶材纯度优于 ((F((R, /0 靶采用直流 (SI) 溅射, ,- 靶采用射频 (T,) 溅射, 调节两个靶的功率 使制备薄膜成分满足实验方案要求2 磁控溅射仪本 底真空度和成膜真空度分别为 &F. O "#U