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钴铁氧体薄膜的制备及其性能的研究

作　者: 李敏姬
导　师: 钟智勇
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 钴铁氧体薄膜 射频磁控溅射 垂直磁记录 矫顽力
分类号: TM277
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


近年来,随着高密度硬盘技术的发展,垂直磁记录薄膜材料的制备、结构、性能和应用已经成为国际上新型材料研究的一个热点。由于垂直磁记录薄膜材料具有记录密度高、高速、热稳定性强、机械耐磨性好等特点,可广泛应用于垂直磁记录、热辅助垂直磁记录和磁光记录等方面,因而受到广泛的关注。CoFe2O4薄膜材料是目前研究较多的一类垂直磁记录材料,它具有较高的矫顽力、磁化强度和磁晶各向异性,是应用于垂直磁记录硬盘的首选材料之一。本论文系统地研究了CoFe2O4薄膜的制备工艺、微结构以及性能;此外,还研究了应用于热辅助垂直磁记录的Co0.7Fe2.3-xMnxO4靶材配方和制备工艺,并对Co0.7Fe1.7Mn0.6O4薄膜的制备工艺和性能进行了探索性研究。在CoFe2O4薄膜的研究中,采用射频磁控溅射法在7mm×7mm的Si（100）基片上制备了CoFe2O4薄膜,并对薄膜进行了热处理。通过实验得出的优化工艺条件为:基片温度350℃,溅射气压1.0Pa,溅射功率120W,薄膜厚度100nm,退火温度700℃、退火升温速率2.5℃/min、保温时间3h。通过对薄膜AFM和XRD的分析以及性能测试,结果表明:所制备的薄膜具有良好的磁性能和垂直各向异性,在优化条件下其水平方向矫顽力为3.18kOe,垂直方向矫顽力为11.76kOe、饱和磁化强度为210.61emu/cm3。同时还得到了薄膜制备制备工艺参数对薄膜微结构和性能影响的一些规律。在Co0.7Fe2.3-xMnxO4靶材和薄膜的研究中,找到合适的靶材配方为x=0.6时的Co0.7Fe1.7Mn0.6O4,此时的居里温度为335.8℃。制备该配方靶材时,经过预烧后在1250℃的靶材质量最优。随后,初步探索出了Co0.7Fe1.7Mn0.6O4薄膜较好工艺参数,即背底真空5×10-4Pa、基片温度450℃、溅射气压1.0Pa、O2/（Ar+ O2）=10%、溅射功率100W,退火温度900℃,升温速率2.5℃/min、保温时间3h。该工艺参数下Co0.7Fe1.7Mn0.6O4薄膜的垂直方向矫顽力为1.24kOe,平行方向矫顽力为0.79kOe。实验证实了利用该种靶材制备出热辅助垂直磁记录薄膜的可能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 引言  9-11
  1.2 垂直磁记录材料的分类及发展  11-14
  1.3 CoFe_2O_4 薄膜的制备方法及研究进展  14-16
  1.4 CoFe_2O_4 薄膜的应用及研究方向  16-17
  1.5 本论文的研究内容  17-18
第二章 CoFe_2O_4薄膜的制备、表征和测试  18-26
  2.1 实验方法及过程  18
  2.2 CoFe_2O_4 薄膜的制备  18-24
  2.3 CoFe_2O_4 薄膜的分析和测试  24-26
第三章 CoFe_2O_4薄膜的工艺研究  26-48
  3.1 薄膜制备工艺概况  26-27
  3.2 沉积工艺对薄膜的影响  27-41
  3.3 热处理工艺对薄膜的影响  41-46
  3.4 本章小结  46-48
第四章 CoFe_2O_4薄膜的高矫顽力机理分析  48-56
  4.1 CoFe_2O_4 薄膜的高矫顽力来源  48-50
  4.2 CoFe_2O_4 薄膜的垂直各向异性来源分析  50-54
  4.3 本章小结  54-56
第五章 Co_(0.7)Fe_(2.3-x)Mn_xO_4 靶材与薄膜研究  56-71
  5.1 引言  56-57
  5.2 实验方法及过程  57-58
  5.3 Co_(0.7)Fe_(2.3-x)Mn_xO_4 靶材研究  58-66
  5.4 Co_(0.7)Fe_(2.3-x)Mn_xO_4 薄膜研究  66-69
  5.5 本章小结  69-71
第六章 结论  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-77
读硕期间的研究成果  77-78

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 磁性材料、铁氧体 > 铁氧体、氧化物磁性材料
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