基于分子動(dòng)力學(xué)的磁盤保護(hù)薄膜摩擦學(xué)特性研究.pdf

1、硬盤采用磁存儲(chǔ)技術(shù)，由于具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全、存儲(chǔ)容量大和單位價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)得到廣泛應(yīng)用。目前硬盤普遍基于“溫徹斯特”（Winchester）技術(shù)，采用密封結(jié)構(gòu)：磁盤高速旋轉(zhuǎn)，用來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)；磁頭懸浮磁盤上方并沿盤片徑向移動(dòng)以讀寫數(shù)據(jù)。隨著信息存儲(chǔ)需求和磁存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展，磁頭物理飛行高度已經(jīng)降至5nm，磁頭磁盤處于準(zhǔn)接觸狀態(tài)。當(dāng)硬盤受到偶然沖擊和振動(dòng)，磁頭和磁盤表層保護(hù)薄膜極易發(fā)生直接接觸摩擦，導(dǎo)致薄膜磨損，保護(hù)失效，甚至破壞硬盤，丟失數(shù)據(jù)，因此

2、研究磁盤保護(hù)薄膜的摩擦特性有利于提高磁盤工作可靠性，保證使用壽命。目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)傳統(tǒng)磁存儲(chǔ)技術(shù)下DLC薄膜保護(hù)性能進(jìn)行了大量研究，但對(duì)于DLC薄膜在熱輔助磁記錄技術(shù)中的保護(hù)性能還很少涉及；隨著磁盤保護(hù)薄膜厚度不斷降低，DLC內(nèi)應(yīng)力大，附著力差的缺陷更加明顯。摻入雜質(zhì)能夠改善DLC薄膜缺陷，但對(duì)摻雜DLC接觸摩擦性能的研究還不充分；SiNx薄膜的優(yōu)良特性適合作為新一代磁盤保護(hù)薄膜，由于制備工藝限制，對(duì)其在超薄狀態(tài)下的摩擦學(xué)特性的影響因素

3、仍缺乏研究。本文針對(duì)目前的研究現(xiàn)狀利用分子動(dòng)力學(xué)模擬進(jìn)行了以下研究：
　　建立非晶態(tài)DLC薄膜的分子動(dòng)力學(xué)模型，首先研究了熱輔助磁記錄技術(shù)中由于激光加熱對(duì)DLC薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響。然后建立了金剛石球型壓頭和DLC薄膜的接觸摩擦模型，研究了不同溫度下薄膜的摩擦學(xué)特性。最后研究DLC薄膜在不同載荷作用下的摩擦磨損規(guī)律，及基體材料對(duì)薄膜摩擦學(xué)特性的影響，提出了一種定性表征摩擦強(qiáng)度的方法。
　　利用分子動(dòng)力學(xué)模擬，分別建立不同Si含

4、量的摻雜Si-DLC模型和不同密度的Si-DLC模型，并分析了其微觀結(jié)構(gòu)的變化。首先通過納米壓痕仿真研究了Si-DLC薄膜力學(xué)性能的變化。然后研究了Si-DLC薄膜中隨著Si原子含量和密度變化時(shí)，薄膜的摩擦學(xué)特性。最后通過對(duì)摻雜DLC薄膜摩擦后的表面形貌進(jìn)行分析，研究了薄膜磨損規(guī)律。
　　通過參考Tersoff勢(shì)函數(shù)形式，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改，得到適合對(duì)氮化硅進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬的勢(shì)函數(shù)。建立晶態(tài)和非晶態(tài)氮化硅薄膜的分子動(dòng)力學(xué)模型。首