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GMR读磁头用面内取向CoCrPt薄膜的研究

作　者: 李松田
导　师: 魏福林
学　校: 兰州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 中间过渡层兰州大学磁性层外延生长矫顽力织构读磁头磁记录介质易磁化轴薄膜生长
分类号: O484
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

CoCr基合金薄膜不仅可用作传统的水平磁记录介质,而且还可以在自旋阀读磁头中,用作提供水平磁场的偏置层。无论是作为水平磁记录介质,还是读磁头中的偏置层,为了充分利用HCP结构的CoCr基合金薄膜的磁晶各向异性能,须使HCP结构的CoCr基合金薄膜的易磁化轴c-轴平行于薄膜表面。本文通过选取合适的衬底层和中间过渡层,用磁控溅射的方法制备了易磁化轴平行于薄膜表面的CoCrPt合金薄膜,并从晶体学外延关系出发对CoCrPt介质的取向问题做了系统的研究。得到了以下结果:1.升高Cr层的溅射温度可以使Cr织构从(110)向(200)转变,当沉积温度为300℃时,可以得到比较好的Cr(200)取向。2.直接沉积在Cr(200)衬底上的CoCrPt薄膜面内矫顽力和垂直膜面的矫顽力大小相当,并且都未达到易轴面内取向的织构应有的矫顽力值,一方面原因是Cr衬底层的(200)织构并不是十分理想,还一定成分的(110)织构存在。另一方面原因是是由于CoCrPt磁性层中由于Pt的添加造成了Co晶格的膨胀,使得Cr衬底和CoCrPt磁性层的错配度增大,原有的外延生长条件遭到破坏。这两个原因致使直接沉积在Cr(200)衬底上的CoCrPt薄膜易轴是随机取向的。3.在Cr层中添加少量的W可以增强Cr(200)织构。W含量为15%时,能得到最优化的Cr(200)取向。W的添加膨胀了Cr的晶格,起到了减小衬底层和CoCrPt磁性层之间的错配度的作用。4.沉积在CrW衬底上的CoCrPt薄膜,没有生长出我们所期待的与Cr(200)面有外延生长关系的CoCrPt(11(?)0)织构,而是生长出了(10(?)1)的织构。CoCrPt(10(?)1)面是与CoCrPt(11(?)0)面成28度夹角的一个面。同易磁化轴随机取向的CoCrPt/Cr薄膜相比,CoCrPt/CrW薄膜在磁性方面有所改善,面内矫顽力增大,并且大于垂直膜面的矫顽力,但面内M-H回线的矩形度不是很理想,原因是易轴的取向和膜面还存在一定的夹角。5.引入了CoCr中间过渡层的CoCrPt/CoCr/CrW薄膜生长出了面内磁化的CoCrPt(11(?)0)织构。正是由于CoCrPt薄膜面内取向的优化,使得其面内磁性也有很大的改善。添加了一层CoCr中间过渡层后,垂直膜面方向的矫顽力进一步减小,面内矫顽力得以增大,由原来的2.2 KOe增大到现在的3.0KOe。面内磁滞回线的矩形度也由原来的S~*=086变成现在的S~*=0.91。CoCr中间的引入,在实现CoCrPt的面内磁化起到了十分关键的作用。6.尽管我们通过W元素的添加获得比较好的Cr(200)织构,但是CrW衬底中还是有少量Cr(110)织构存在。通过计算我们知道,CoCrPt(10(?)1)//CrW(110)面间的错配度分别为1.0%和2.2%,而CoCrPt(11(?)0)//CrW(200)晶面间的错配度分别为8.3%和2.0%。CoCrPt(10(?)1)//CrW(110)晶面间的错配度要远小于CoCrPt(11(?)0)//CrW(200)晶面间的错配度。从薄膜生长所需能量的观点来看,Co(10(?)1)//CrW(110)晶面之间的外延生长要比CoCrPt(11(?)0)//CrW(200)晶面之间的外延生长容易得多。正是由于这个原因,少量Cr(110)织构的存在使得沉积在CrW衬底上的CoCrPt薄膜生长出了(10(?)1)织构。7.CoCr中间过渡层的引入,对调整衬底层和表层之间的外延关系起了十分关键的作用。CoCr中间过渡层的添加破坏了衬底层和表层原有的外延关系,从而阻碍了CoCrPt(10(?)1)//CrW(110)晶面之间的外延生长。CoCr中间过渡层为Co的HCP结构,它为表层的CoCrPt介质的生长提供了一个HCP结构的模板,从而诱导出面内磁化(11(?)0)织构的CoCrPt薄膜。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-25
  1.1 磁记录的发展历程和现状  12-15
  1.2 磁记录原理  15-22
    1.2.1 磁记录介质  16-17
    1.2.2 磁记录磁头  17-22
  1.3 信息存储技术未来的发展  22-23
  参考文献  23-25
第二章薄膜的制备及其性能表征  25-39
  2.1 薄膜的制备  25-29
    2.1.1 制备方法  25-26
    2.1.2 溅射原理  26
    2.1.3 薄膜生长过程  26-27
    2.1.4 基片的选择与清洗  27-28
    2.1.5 溅射靶材的准备  28
    2.1.6 薄膜的制备  28-29
  2.2 薄膜性能的表征  29-38
    2.2.1 薄膜膜厚的测量  29-32
    2.2.2 薄膜晶体结构的分析  32-35
      2.2.2.1 晶棱和晶面指数  32-34
      2.2.2.2 晶体结构分析方法  34-35
    2.2.3 薄膜磁性能的测量  35-38
  参考文献  38-39
第三章 CoCrPt薄膜的结构和磁性能  39-53
  3.1 CoCrPt/Cr薄膜  41-43
    3.1.1 (200)取向的Cr衬底的制备  41-42
    3.1.2 CoCrPt/Cr薄膜  42-43
  3.2 CoCrPt/CrW薄膜  43-47
    3.2.1 Cr衬底织构的优化  43-45
    3.2.2 CoCrPt/CrW薄膜的结构和磁性  45-47
  3.3 CoCrPt/CoCr/CrW薄膜  47-49
  3.4 晶体学关系研究  49-52
  参考文献  52-53
第四章结论  53-55
在学期间的研究成果  55-56
致谢  56

GMR读磁头用面内取向CoCrPt薄膜的研究

内容摘要

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