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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 傾斜磁記錄介質(zhì)Co/Pt多層膜制備及表征
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 利用磁控濺射技術(shù)在二維聚苯乙烯膠體陣列上制備了具有傾斜磁易軸的多層膜Pt(0.5nm)/[Co(0.5nm)/Pt(1nm)]5/Pt(0.5nm)，解決了傳統(tǒng)磁記錄介質(zhì)熱穩(wěn)定性、信噪比、介質(zhì)選擇難等一系列問題，從而獲得了具有傾斜磁易軸的高密度磁存儲(chǔ)介質(zhì)。 并利用掃描電子顯微鏡（SEM）、投射電子顯微鏡（TEM）、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）及原子力顯微鏡/磁力顯微鏡（AFM/MFM）對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)及磁學(xué)性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，樣品的平均磁易軸方向在45°左右，此方向與薄膜樣品較厚區(qū)域相對(duì)應(yīng)。
- 詳細(xì)介紹：
- 高密度存儲(chǔ)一直是人們追求的目標(biāo)。盡管原理上，垂直磁記錄能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)1Tbit/in2的存儲(chǔ)密度，但是采用傳統(tǒng)的方法也很難獲得200Gb/in2以上的記錄密度。并且實(shí)現(xiàn)這樣高密度的磁存儲(chǔ)還有許多實(shí)際問題有待解決，例如，當(dāng)面記錄密度進(jìn)一步提高時(shí)，垂直記錄面臨熱穩(wěn)定性的問題。而要提高記錄材料的熱穩(wěn)定性，應(yīng)盡量使用磁各向異性高的材料，但這又意味著寫入場(chǎng)的提高，因此垂直記錄的進(jìn)一步發(fā)展受到限制。另外，在記錄的過程中，開關(guān)場(chǎng)分布對(duì)信噪比有很大的影響。在垂直記錄系統(tǒng)中，根據(jù)Stoner-Wohlfarth 模型，當(dāng)易軸分布范圍很窄時(shí)，總是存在較寬的開關(guān)場(chǎng)，提高信噪比就比較困難，這也是影響高性能磁記錄的主要因素之一.解決這些問題的一種很好方法是使用傾斜磁記錄介質(zhì)，即磁記錄介質(zhì)的易軸偏離垂直方向一定角度。通過調(diào)節(jié)傾斜介質(zhì)中的易軸方向，可以使開關(guān)場(chǎng)變化最小，從而獲得很高的信噪比。在傾斜記錄介質(zhì)中，可以使用尺寸更小和磁各向異性更高的介質(zhì)材料。與徑向或垂直磁記錄系統(tǒng)相比，這種傾斜的記錄介質(zhì)具有記錄密度高、熱穩(wěn)定性好、數(shù)據(jù)傳輸快等特點(diǎn)，更適合于現(xiàn)代高科技的發(fā)展。 本文在納米球自組裝和磁記錄材料研究的基礎(chǔ)上，將膠體球自組裝和Co/Pt多層垂直膜的制備有效地結(jié)合起來，利用曲面襯底的誘導(dǎo)作用和Co/Pt多層膜的界面耦合效應(yīng)，制備易磁化軸傾斜的磁記錄介質(zhì)Co/Pt多層膜。并用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）及原子力顯微鏡/磁力顯微鏡（AFM/MFM）對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)及磁學(xué)性能進(jìn)行了表征。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本文的目的是要獲得記錄密度高、熱穩(wěn)定性好、傳輸速度快、信噪比高且具有傾斜磁易軸的高密度磁存儲(chǔ)介質(zhì)。我們的基本思路是在納米球自組裝和磁記錄材料研究的基礎(chǔ)上，在二維膠體陣列上沉積Co/Pt多層膜，獲得具有傾斜磁易軸的高密度磁存儲(chǔ)介質(zhì)。采用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）及原子力顯微鏡/磁力顯微鏡（AFM/MFM）對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)及磁學(xué)性能進(jìn)行表征。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 我們以自組裝方法制備的大面積膠體球有序陣列為襯底，將曲面誘導(dǎo)作用和材料的界面磁各向異性相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了傾斜磁記錄介質(zhì)的制備，解決了多年來傾斜介質(zhì)難以制備的問題；目前大部分納米結(jié)構(gòu)的磁性膜都是建立在平面襯底上的，很少使用曲面襯底。膠體球曲面為襯底也為納米結(jié)構(gòu)的制備提供一個(gè)新的方法。在實(shí)驗(yàn)過程中，我們?cè)谇嬉r底上制備出了磁易軸傾斜的樣品，類似的研究在國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)道。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 傾斜介質(zhì)最早用于磁帶中，并獲得了很好的記錄性能，但采用的記錄方式仍屬縱向磁記錄方式，因此記錄密度很低。本研究有助于提高磁存儲(chǔ)器件如計(jì)算機(jī)硬盤、隨機(jī)存儲(chǔ)器等器件的存儲(chǔ)密度，提高信息傳輸速度，改善磁記錄的性能。未來是信息爆炸的時(shí)代，磁存儲(chǔ)產(chǎn)品擁有巨大市場(chǎng)及可觀的市場(chǎng)價(jià)值。如果我們能將此種技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，勢(shì)必將為我國(guó)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 利用磁控濺射技術(shù)在二維聚苯乙烯膠體陣列上制備了具有傾斜磁易軸的多層膜Pt(0.5nm)/[Co(0.5nm)/Pt(1nm)]5/Pt(0.5nm)，并利用掃描電子顯微鏡（SEM）、投射電子顯微鏡（TEM）、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）及原子力顯微鏡/磁力顯微鏡（AFM/MFM）對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)及磁學(xué)性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，樣品的平均磁易軸方向在45°左右，此方向與薄膜樣品較厚區(qū)域相對(duì)應(yīng)。
獲獎(jiǎng)情況
鑒定結(jié)果
參考文獻(xiàn)
- [1] R.Wood, IEEE Trans.Magn., 36 (2000) 41 [2]Y.Y.Zou, J.P.Wang, and T.C.Chong, Appl. Phys. Lett., 82 (2003) 2473 [3]Y. Y. Zou, J. P. Wang, and T. C. Chong, Appl.Phys.Lett., 82 (2003) 2473 [4]E.C.Stoner and E.P.Wohlfarth, Philos.Trans.R.Soc.London, 1-240 (1948) 74 [5]Wang,J.P, Chong T.C.&Zheng Y.F., IEEE Trans.Magn., 39 (2003) 1930 [6]Zou, Y.Y., Wang J.P., and Chong T.C., Appl.Phys.Lett., 82 (2003) 2473 [7]S.R.Cumpson, B.K.Middleton, J. Magn. Magn. Mater., 15 (1996) 382 [8]J. P. Wang, Member, Y. Y. Zou, C. H. Hee, T. C. Chong, and Y. F. Zheng, IEEE Trans. Magn., 39 (2003) 1930 [9]F.Zheng, J.P.Wang and V.Ng, J.Appl.Phys., 91 (2002) 8007 [10]A. Manfred, H. G. Han, L.G.Ildico,C.U.Till, B. Johannes, L.Paul and S.Günter, Nature, 4 (2005) 203
同類課題研究水平概述
- 盡管原理上，垂直磁記錄能實(shí)現(xiàn)高達(dá)1Tbit/in2的存儲(chǔ)密度。近些年研究表明，采用傳統(tǒng)的方法也很難獲得200Gb/in2以上的記錄密度。并且實(shí)現(xiàn)這樣高密度的磁存儲(chǔ)還有許多實(shí)際問題有待解決，例如，當(dāng)面記錄密度進(jìn)一步提高時(shí)，垂直記錄同樣面臨熱穩(wěn)定性的問題。由于介質(zhì)的各向異性常數(shù)的提高受到磁頭場(chǎng)強(qiáng)的制約，進(jìn)一步減小介質(zhì)中的顆粒的尺寸同樣會(huì)使熱穩(wěn)定性因子降低，產(chǎn)生記錄信息的熱衰減問題。要獲得更高的實(shí)際密度就意味著既要降低顆粒的尺寸，又要尺寸分布均勻。由磁化方向反轉(zhuǎn)的勢(shì)壘計(jì)算公式ΔE=KUV（KU為磁各向異性的強(qiáng)度和V為顆粒體積）可知，一旦顆粒的尺寸降低到幾納米，這些顆粒在室溫下便會(huì)變得不穩(wěn)定，發(fā)生超順磁現(xiàn)象。要提高記錄材料的穩(wěn)定性，在減小磁記錄材料尺寸的同時(shí)，應(yīng)盡量使用超高磁各向異性的材料。在垂直記錄介質(zhì)中，記錄場(chǎng)和磁易軸同向時(shí)，超高磁各向異性材料的使用意味著需要非常高的寫入場(chǎng)，因此垂直記錄的進(jìn)一步發(fā)展受到限制。另外，在記錄的過程中，開關(guān)場(chǎng)大小分布（SFD）對(duì)信噪比（SNR）有很大的影響，這也是影響高性能磁記錄的主要因素之一。根據(jù)Stoner-Wohlfarth 模型，對(duì)于外場(chǎng)和易磁化軸之間具有不同角度α的單疇顆粒而言，存在不同的開關(guān)場(chǎng)。當(dāng)α很小時(shí)，開關(guān)場(chǎng)的變化接近它的最大值。因此，在這樣的記錄系統(tǒng)中，當(dāng)易軸分布范圍很窄時(shí)，總是存在較寬的開關(guān)場(chǎng)，提高信噪比就比較困難。對(duì)于磁記錄介質(zhì)來說，為了獲取更高的存儲(chǔ)密度和良好的存儲(chǔ)性能，獲得足夠高的信噪比，更好地控制晶粒間的交換耦合，需要提高剩磁比、反磁化成核場(chǎng)、磁晶各向異性場(chǎng)和晶粒的單分散性。 傾斜介質(zhì)最早用于磁帶中，并獲得了很好的記錄性能，但其采用的記錄方式仍屬縱向磁記錄方式，因此記錄密度很低。近來研究表明，傾斜記錄介質(zhì)采用垂直磁記錄方式可以實(shí)現(xiàn)高密度磁記錄，而如何制備出磁易軸可控的傾斜磁介質(zhì)，是一個(gè)非常重要的研究課題。有人利用傾斜的柱狀結(jié)構(gòu)和傾斜易軸相結(jié)合的方法制備出了傾斜的磁性薄膜，但對(duì)磁易軸方向的控制仍然很難實(shí)現(xiàn)。2005年，Manfred Albrecht等在《Nature》雜志上發(fā)表的文章提出了利用電子束蒸發(fā)的方法在納米球上沉積磁性多層膜，通過傾斜濺射制備了磁易軸方向可控的傾斜磁記錄介質(zhì)，并對(duì)其磁易軸進(jìn)行了有效控制。而類似的研究在國(guó)內(nèi)鮮見報(bào)道。
