FePt基薄膜的結(jié)構(gòu)與磁性.pdf

1、具有面心四方結(jié)構(gòu)的Ll0有序化FePt合金具有極高的單軸磁晶各向異性能Ku(～7×107erg/cc)，并且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在開發(fā)高密度垂直磁記錄介質(zhì)、垂直磁性隧道結(jié)等方面具有潛在的應(yīng)用前景。應(yīng)用中，自然生長的磁性顆粒存在顆粒尺寸不均、形狀不規(guī)則及排列無序等問題。用微加工法制做人工陣列是解決問題的途徑之一，但前提是要獲得優(yōu)質(zhì)連續(xù)的薄膜。FePt合金形成Ll0相需要高溫?zé)崽幚?，往往會破壞薄膜的連續(xù)。本文通過控制生長條件和熱處理環(huán)境制備出高質(zhì)

2、量的連續(xù)Ll0-FePt薄膜。磁力顯微鏡已經(jīng)成為獲取亞微米尺度微粒子內(nèi)部磁疇結(jié)構(gòu)信息的有力工具。本文研究了FePt合金用于制作磁力顯微鏡的高性能磁各向同性探針?biāo)枰腇e、Pt最佳原子比。在FePt合金中摻入少量Ag，有利于降低形成Ll0-FePt合金的有序化溫度。但是有關(guān)相分離的研究，還不充分。本文在FePt中摻入大量的Ag，形成FePt-Ag多層膜，經(jīng)過高溫?zé)崽幚砗?，分析樣品在磁性、表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)等方面的性質(zhì)。
　　 用

3、磁控濺射法在加熱到400℃的MgO(001)單晶基片上沉積了總厚度為25 nm的[Fe(0.6nm)/Fe30.5Pt69.5(1.9 nm)]10多層連續(xù)薄膜，總成分配比為Fe50Pt50。然后對其在[500，900]℃溫度范圍進(jìn)行真空熱處理，分析了熱處理溫度對薄膜表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)以及磁特性的影響。結(jié)果表明，在加熱基片上生長的FePt薄膜，層間已經(jīng)發(fā)生擴(kuò)散，但形成的是無序的A1相。經(jīng)過700℃以上的高溫?zé)崽幚?，薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂?001

4、)織構(gòu)的Ll0相，易磁化軸沿垂直于膜面的方向，有序度大于0.85，單軸磁晶各向異性能約2.7×107erg/cc。利用擴(kuò)散后殘存的周期性微弱成分起伏，可以使薄膜在800℃以下保持形貌連續(xù)。用原子力顯微鏡對薄膜表面進(jìn)行觀察證實(shí)，在780℃進(jìn)行熱處理，薄膜的表面最平整。這種優(yōu)質(zhì)的連續(xù)薄膜可以應(yīng)用于微加工制作超高密度垂直磁記錄陣列介質(zhì)。
　　 用電子束蒸發(fā)沉積法在加熱到100℃的MgO(001)基板上生長了50 nm厚的FexPt10

5、0-x取向薄膜，原子比成分范圍為x=[10，85]。在500℃進(jìn)行保溫2 h的原位熱處理后，分析樣品的結(jié)構(gòu)和沿不同晶向施加磁場時(shí)的磁性行為。結(jié)果表明，隨著x的增加，易磁化軸的方向在沿平行于膜面方向和垂直于膜面方向之間反復(fù)變化，取決于內(nèi)秉的磁晶各向異性與外秉的形狀各向異性之間的競爭。當(dāng)x=60時(shí)，由于薄膜發(fā)生不完全的A1→Ll0相轉(zhuǎn)變，形成了Al軟磁相與Ll0硬磁相的復(fù)合體，樣品沿平行和垂直于膜面方向磁化的矯頑力都達(dá)到5 kOe以上。沿膜

6、面方向磁化時(shí)，矯頑力高于軟磁相的磁晶各向異性場，并且正負(fù)向磁化的剩余磁化強(qiáng)度明顯不相等。采用三磁疇軟磁相模型，結(jié)合硬磁/軟磁交換耦合作用，對此進(jìn)行了解釋。這種硬磁/軟磁復(fù)合材料適合于用來制作磁力顯微鏡的各向同性高矯頑力探針。
　　 用磁控濺射法在加熱到100℃的石英基片上依次沉積5 nm的MgO下底層和[FePt(dnm)/Ag(3nm)]n多層膜，d=1，2，3，4；n=9，5，3，2；d×n≈9。對樣品在600℃進(jìn)行30 m