PDF《第四节 磁性材料及其应用》

2、钴改性氧化铁和金属磁粉,磁记录介质得到了 重要的更进一步的改进 目前:市场上所有磁记录介质都由底板(片)上分布磁存储层所组成.磁带和软 盘一般用6?80μm厚的聚乙烯对酞(PET)作基片,硬磁盘用1?2mm厚的Al-Mg盘 作基板材料.磁性存储层可以是均匀分散在黏合剂中的颗粒磁性材料,也可以是 30?300nm厚的磁性薄膜

10 磁记录和读出的原理:记录过程中,磁头缝隙的边缘磁场(散磁场)使磁存储层 的磁性子单元(介质中的颗粒或薄膜中的晶粒)的磁化强度沿磁场方向取向,而 在磁存储层中产生小磁化区域.因此,随磁头信号电流的变化,其极性交叠变化. 散磁场经过后,介质中有磁化强度残留下来;

反过来,读出过程中,磁头从磁化 区域散发出来的磁通感应出磁的变化,产生相应的电压 磁记录介质的要求:为获得高信号输出和高记录密度,记录介质的四个参数是非 常重要的,即要有高矫顽力、薄记录层、窄开关场分布和高相对剩磁.此外,高 密度存储要求用均匀和薄的厚度,且单位体积内具有许多单畴尺寸的磁性孤立的 子单元的磁介质,磁层应有小的温度系数、小的磁滞伸缩、好的抗腐蚀性能 感应磁头:选用软磁材料,其磁特性是有高磁导率、低矫顽力和低剩磁

11 常用的磁记录介质有:氧化物和金属两类:氧化物中以γ-Fe2O3应用最广泛,其它 还有Fe3O

4、CrO

2、包钴的γ-Fe2O

3、钡铁氧体等 常用的磁头材料有:Ni-Fe、Fe-Al和Fe-Si-Al大块合金,Ni-Fe合金厚膜、Fe-Si- Al/SiO2多层膜,Mn-Zn和Ni-Zn铁氧体等,目前,磁头材料研究的焦点是多层材料 和重复周期为数纳米、十分薄的薄膜人工超晶格结构组成的材料 部分磁粉的性能 γ-Fe2O3 CrO2 CoFe 金属颗粒 钡铁氧体 比表面积 (m2 /g) 15?50 15?40 20?50 30?60 25?70 颗粒尺寸 (nm) 270?500 190?400 150?400 120?300 500?200 颗粒体积 (10-5 μm3 ) 30?200 10?100 5?100 3?45 2?90 矫顽力 (kA/m) 20?35 25?75 35?75 75?160 50?150 密度 (g/cm3 ) 4.8 4.8 4.8 6.0 5.3

12 磁光存储:光存储中的佼佼者,它有光存储的大容量及可自由插换的特点,又有 磁性存储的可擦重写以及与磁性硬盘相接近的平均存储速度的优点 1970年代:从实验上探索了磁光存储的特征及其可行性 1980年代初:随着固体二极管激光器(LD)、集成光学等的发展,采用稀土和过 渡族金属合金薄膜介质实现了可擦重写的密装配的磁光盘和LD系统 1988年:演示了第一个商用磁光标准驱动器 目前:磁光存储技术已经成熟,出售的磁光盘的存储密度可达1Gb/in2,一张5.25 英寸4倍密度磁光盘的存储容量可达2.6GB(千兆字节)

五、高密度磁光存储材料

13 磁光存储的基本原理:磁光存储薄膜的磁化矢量必须垂直于膜面,写入是利用热 磁效应改变微小区域的磁化矢量的取向,读出是基于磁光克尔效应.其写入和读 出基本原理见下图 a 写入 b 读出 c 擦除 恢复写入前状态 激光束 激光束 读出偏振光 偏磁场 HTC T>

TC 入射偏振光I0在记录面反射后,偏振面对应于向 上和向下的磁化方向将旋转θK和-θK,θK即克尔旋 转角,它正比于磁化强度M 从而区分出写入信息的区域,读出信息

14 从原理上来说,采用这种技术,不涉及原子运动,仅仅是原子感生磁矩取向的变 换,信息能无限制地抹除和写入 上述存储方法称为居里点存储.铁磁薄膜只有一个特征温度,用居里温度存储是 唯一的方法 另一种方法是用补偿温度Tcomp存储.亚铁磁材料除TC外,还有一个特征温度 Tcomp,在此温度下,自发磁化强度消失.这是因为亚铁磁中两个反平行磁次晶格 的磁矩随温度的变化不一样,在低于TC的某一温度时反平行的磁矩相互抵消,即M=0.因为HC ∝1/M,当M=0时,HC就趋于无穷大.当存储介质微小区域的温度 稍许高于Tcomp时,HC急剧下降.当HC小于偏磁场时,磁矩的排列就可以按偏场 方向翻转,从而实现记录和擦除的功能