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随着存储技术的不断进步,存储器件的尺寸显著减小。L10-FePt具有特别大的单轴磁晶各向异性能,用于存储信息,可以达到更高的存储面密度。L10-FePt材料内部,Fe原子及Pt原子的自由电子之间存在轨道杂化,使得颗粒状L10-FePt的室温矫顽力Hc在实验上已经能能达到70 kOe。制成小颗粒膜,可以用于超高密度数据存储。但是开关场却太大,常规手段无法改写数据。利用界面交换作用做成弹性交换磁体(ES),能够用于增加NdFe B磁体的磁能级(BH)max,也可以用来降低L10-FePt的Hc。交换弹性磁体由硬磁体(HM)和软磁体(SM)两种材料构成,在两相的界面处伴随有交换耦合作用。HM的高剩余磁通密度(Br)和SM的高剩余磁化强度(Ms)组合,可以有效降低HM的Hc。ES内的反转磁畴产生于SM相,畴壁在较低的磁场作用下就可以穿过界面进入硬磁相,从而降低硬磁相的开关场。磁化曲线的形状主要取决于软磁相的厚度。有研究者想到过FePt/Fe双层膜,但Fe太容易氧化,而且两种材料的晶体结构和晶格常数都不一样,界面畸变明显,界面外延性差,从而影响特性。解决这一问题的最佳方案是形成异质结,可以采用L10-FePt/A1-FePt结构实现。用加热到100℃的Si(001)基片作为衬底,溅射50 nm的Fe Pt薄膜,设置不同的温度进行热处理,分析其结构和磁性变化,寻找形成较佳L10-Fe Pt/A1-Fe Pt异质结的条件。但Si和FePt间易发生扩散,为此在Si和FePt间插入MgO隔离层。生长10 nm厚的MgO层后,把温度上升到400℃,再交替生长(FePt/MgO多层膜或((FePt+MgO)/MgO混溅/交替多层膜。在不同温度热处理后,分析其结构和磁性变化。主要结果如下:1、直接在Si(001)衬底上溅射50 nm的FePt薄膜,热处理温度Ta在[400,600]℃范围分别保温2 h后,Hc矫顽力变化不大。Ta=500℃时最大(沿面内方向磁化,为5.45 kOe;沿垂直于膜面方向磁化,为3.48 kOe)。热处理温度再升高,就出现无法标定的杂峰,说明Si基片与FePt合金的界面已经发生质变。2、在Si(001)衬底和FePt(50 nm)之间插入MgO隔离层,薄膜的耐热性得到很大改善,在Ta=600℃时还能保持良好的原有形貌,但更多的FePt会转化成L10相。这说明用MgO层来隔离薄膜和基底,可以有效防止薄膜与衬底之间发生扩散。3、在加热到100℃的Si(001)单晶基片上,用磁控溅射法生长10 nm厚的MgO薄膜,将温度调节为400℃,交替溅射FePt/MgO或混溅FePt+MgO后再溅射MgO,得到交替生长的多层结构。在不同温度热处理,使薄膜实现不同程度的A1→L10转变,分析其中包含的交换弹性作用。(1)Fe Pt/MgO交替生长,由于MgO把FePt各层间的颗粒隔绝,阻断了垂直方向磁性颗粒间的耦合作用,使得易轴方向沿面内。因为每层FePt的厚度够薄,又受到MgO的层间隔离作用,磁滞回线没有出现双肩,即软磁相的尺寸没有超过交换作用长度。改变MgO层的厚度,可以调控A1相→L10相的占比,也都具有较高的耐热性。(2)在(FePt+MgO)/MgO体系中,共溅射层内的MgO嵌于FePt颗粒之间,又进一步减弱了FePt颗粒间的交换耦合作用。FePt颗粒内L10相和A1相共存,形成交换作用耦合复合体。由于交换磁体相互间被MgO分隔,颗粒间的耦合作用被削弱,软磁相只受到最近邻硬磁相的约束,矫顽力会降低。只要在共溅射层内掺入很少量的非磁性物质MgO,矫顽力就可以减小接近一半。(3)再通过改变Fe Pt+MgO共溅射层的厚度,可以进一步调控磁性。在层内嵌入MgO的方式为调节FePt的矫顽力提供了新途径。