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社会的进步和科技的发展带来了信息量的急剧膨胀,这就迫切要求信息存储系统的容量急剧增加。截至目前,在众多的信息存储技术中,磁记录技术是最主要的大容量存储技术。因此,为了增加信息存储容量,就必须增加硬盘的信息存储密度。在保证输出信噪比一定的条件下,记录密度的提高就意味着每个记录位及磁性晶粒体积的减小,为了克服小颗粒时出现的“超顺磁效应”,就需要使用高磁晶各向异性材料作为记录介质,这又会导致信息写入困难,这就是磁记录系统中目前所面临的“三难问题”：即磁头的写入能力、热稳定性、信噪比之间的关系。交换耦合介质是解决这个问题的有效方法,其由高磁晶各向异性的硬磁层和软磁层构成。通过改变硬/软磁层间的交换耦合作用的强弱使记录介质的写入场得到调整,而介质仍然保持了硬磁层高各向异性和热稳定性的优点。由于交换耦合介质中硬磁层的制备条件的不同,所以其结构、磁性及磁化反转机制有所不同。L10FePt合金由于其高的磁晶各向异性和良好的化学稳定性可以被应用到新一代磁存储介质中。因此本论文主要研究基于L10FePt薄膜的交换耦合介质,本论文利用磁控溅射和后退火的方法制备了不同成份、不同厚度的FePt薄膜,以及L10FePt/Fe与L10FePt-MgO/Fe-MgO交换耦合介质薄膜,并利用电感耦合等离子体(ICP),X射线衍射仪(XRD),X射线光电子能谱仪(XPS),透射电镜(TEM),振动样品磁强计(VSM),磁力显微镜(MFM)研究了：成分、厚度及退火温度对FePt薄膜的结构和磁性的影响,L10FePt/Fe交换耦合介质薄膜的磁性及磁化反转、L10FePt-MgO/Fe-MgO交换耦合介质薄膜的微结构和磁学性能。研究结果如下：I.硬磁相FePt薄膜的制备与表征研究了成分、厚度及退火温度对FePt薄膜的结构和磁性的影响,制备出了高度有序、垂直各向异性很好的L10FePt薄膜。(1)当Fe含量从31%到51%改变时,Fe含量为47%的FePt薄膜的有序化最好,薄膜的垂直各向异性最好。在垂直于薄膜平面的方向上磁滞回线的矩形比达到了0.99,矫顽力达到了10.4kOe。退磁态薄膜中相对规则的磁畴的大小为100-300nm。(2)当退火温度从400℃到700℃之间变化时,高的退火温度有利于薄膜的L10相的形成。当退火温度到达700℃时,平行于薄膜平面的方向变为难磁化方向,垂直于薄膜平面的方向变为易磁化方向,薄膜的垂直各向异性非常明显。(3)对于700℃退火后的FePt薄膜,当FePt厚度从10nm增加到60nm时,垂直于薄膜平面回线的矫顽力逐渐减小,平行于薄膜平面回线的矫顽力逐渐增加,说明薄膜的垂直各向异性减弱。Ⅱ.L10FePt/Fe交换耦合介质薄膜的制备与研究利用磁控溅射和后退火的方法制备了L10FePt/Fe及L10FePt/Pt/Fe交换耦合介质薄膜,研究了具有不同厚度的Fe的L10FePt/Fe交换耦合介质的磁性和磁化翻转机制及非磁性中间层Pt的厚度对FePt层与Fe层之间耦合作用的影响,获得的主要结果和结论如下：(1)当软磁层Fe厚度小于3nm时,薄膜的面内磁滞回线近似于直线,说明FePt/Fe之间的耦合作用较强。Fe厚度大于3nm时,由于退磁能增加,FePt层与Fe层较上层部分之间的耦合减弱,FePt/Fe薄膜的面内磁滞回线类似于软磁薄膜。随着Fe厚度的增加,薄膜的矫顽力逐渐减小,开关场分布逐渐变宽,磁畴尺寸变小,磁畴之间的过渡区变宽。(2)由于FePt和Fe的交换耦合长度的限制,Fe厚度小于3nm时,FePt/Fe薄膜之间存在强的界面耦合,磁化反转由磁矩的不可逆转动决定；Fe厚度大于3nm时,随着Fe厚度的增加,FePt/Fe薄膜的磁化反转从刚性磁化反转逐渐变成了交换弹性磁化反转,由于退磁能作用,Fe磁矩逐渐转向面内,磁矩的可逆部分增加。即薄膜的磁化反转经历了一个由刚性磁化反转变为交换弹性磁化反转、最终成为两相磁化反转的过程。(3)Henkel曲线和Delta M曲线表明硬磁相L10FePt为连续薄膜,FePt颗粒之间的交换耦合作用非常强。随着Fe层变厚,退磁能增加,偶极相互作用逐渐影响了样品中的磁化反转过程,以致于样品易退磁而难磁化。(4)当L10FePt/Pt/Fe薄膜中中间层Pt的厚度增加时,薄膜面外方向的磁滞回线中没有出现两相变化的台阶,薄膜的矫顽力逐渐增加,说明选取的软磁层厚度太大,为了使引入的中间层Pt能够有效的调节硬磁层FePt与软磁层Fe之间的耦合强度,软磁层厚度必须小于3nm。Ⅲ.L10FePt-MgO硬磁/Fe-MgO软磁交换耦合介质薄膜我们用磁控溅射和后退火方法制备了L10FePt-MgO薄膜及L10FePt-MgO/Fe-MgO交换耦合介质薄膜,研究了其结构和磁性,主要结果如下：(1)在FePt薄膜中添加MgO来制备磁记录介质时,有利于形成具有(001)取向、垂直各向异性比较好的、颗粒之间交换耦合作用比较弱的薄膜。而在FePt薄膜中掺杂Si02后,不利于形成(001)取向FePt薄膜。(2)当MgO体积含量为20%时,FePt-MgO薄膜具有很好的垂直各向异性,微结构显示FePt-MgO薄膜中FePt颗粒分布均匀、平均尺寸为5.4nm。由α=2.0值及MFM图像可知FePt颗粒之间具有弱的交换作用。这对于实现超高密度磁记录介质具有重要意义。(3)对于L10FePt-MgO/Fe-MgO交换耦合介质薄膜,当Fe-MgO厚度增加时,由于FePt-MgO与Fe-MgO薄膜顶部之间的弱的交换耦合作用,薄膜的面内矫顽力先增加后减小。FePt-MgO/Fe-MgO薄膜体系的磁化反转由刚性磁化反转转变为交换弹性行为,随着软磁层Fe-MgO进一步增加,磁化反转最终转变为两相反转过程。(4)当L10FePt-MgO/Pt/Fe-MgO交换耦合介质薄膜中非磁性层Pt的厚度为0.25nm时,薄膜的矫顽力由没有加中间层时的10.1kOe减小到了9.3kOe,Pt的厚度进一步增加时,薄膜的矫顽力则会增加,说明中间层Pt的添加能够有效地调制L10FePt-MgO/Pt/Fe-MgO薄膜中的耦合强度。