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垂直磁记录介质材料的制备及翻转模式研究

作　者: 张旭辉
导　师: 马斌
学　校: 复旦大学
专　业: 光学
关键词: L10结构 MnAl FePt 磁晶各向异性常数垂直磁记录磁化翻转
分类号: O482.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着信息产业和互联网产业的高速发展,数据需求量越来越大。硬盘作为数据存储行业中最重要的部分已经不可替代,提高磁记录存储密度成为适应信息产业高速发展的途径之一。目前,商业化磁记录技术已经从水平磁记录顺利过渡到了垂直磁记录,存储密度超越了150 Gbit/in2,实验室范围内已经达到了614.4Gbit/in2。虽然离垂直磁记录的极限密度1-1.5 Tbit/in2已经近在咫尺,但记录密度的进一步提高仍然依赖于新的介质结构设计和新的记录技术的共同进步。制约垂直磁记录密度提高的主要因素是超顺磁效应,为了克服晶粒减小所带来的热扰动性的影响,需要寻找高磁晶各向异性的材料作为记录介质。寻找新的记录介质、改善已有记录介质的性能成为本文所研究的主要目的。下面是本论文研究的主要内容：1、高磁晶各向异性MnAl薄膜的研究：铁磁性τ-MnAl具有较高的磁晶各向异性常数(KU=1.7×107 erg/cm3),是理想的磁记录介质之一。本文研究主要是通过两个方面改善样品的磁性能。首先,利用制备楔形膜的方式来精确控制τ-MnAl产生的元素配比,并且通过观测其△M曲线研究MnAl颗粒间的相互作用方式和磁性翻转模式。其次,通过制备缓冲层引导后续薄膜生长,在得到较好τ-MnAl缓冲层的条件下,制备出了具有较好磁性能的τ-MnAl样品。2、FePt基交换耦合结构和梯度型结构介质研究：虽然FePt具有很高磁晶各向异性,但其矫顽力较大,使记录信息很难写入。在保持热稳定性的条件下有效降低写入场是我们研究的主要目的。本文以L10-FePt为基础,通过溅射Fe和Co的方式来制备交换耦合结构和梯度型结构介质。结果证明两种材料均有效地降低了L10-FePt的矫顽力,并且显示较好的垂直特性。其次,讨论了硬磁软磁耦合翻转的两种理论模式,并且通过实验观测到了磁壁辅助磁化翻转模式,第一次从实验上得到了证实。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
第一章前言  8-16
  1.1 垂直磁记录简介  8-12
    1.1.1 水平和垂直磁记录  8-10
    1.1.2 垂直磁记录介质  10-12
  1.2 硬盘产业发展趋势  12-14
    1.2.1 硬盘系统概述  12-13
    1.2.2 记录技术发展趋势  13-14
  1.3 本论文主要研究内容  14-16
第二章薄膜的制备与表征  16-30
  2.1 薄膜的生长机理  16-20
    2.1.1 薄膜的生长过程  16-18
    2.1.2 溅射薄膜的生长  18-19
    2.1.3 磁控溅射中影响薄膜结构的因素  19-20
  2.2 薄膜的制备方法  20-24
    2.2.1 溅射原理  20-22
    2.2.2 Lesker CMS-18磁控溅射系统  22-24
  2.3 薄膜的表征方法  24-29
    2.3.1 薄膜厚度表征  24-25
    2.3.2 样品结构表征  25-27
    2.3.3 样品磁性能表征  27-29
  2.4 小结  29-30
第三章 MnAl多层膜的铁磁性相研究  30-44
  3.1 MnAl楔形膜研究  32-38
    3.1.1 MnAl楔形膜的制备过程  32-33
    3.1.2 样品成分变化对薄膜结构和磁性能的影响  33-34
    3.1.3 τ-MnAl磁晶颗粒间相互作用  34-36
    3.1.4 τ-MnAl磁性颗粒的翻转机制  36-38
  3.2 缓冲层对MnAl结构和磁性能的影响  38-43
    3.2.1 样品的制备与检测  38
    3.2.2 MnAl多层膜最佳制备条件的确定  38-39
    3.2.3 缓冲层对τ-MnAl结构形成的影响  39-40
    3.2.4 缓冲层对τ-MnAl磁性能的影响  40-42
    3.2.5 GaAs衬底上缓冲层对MnAl性能影响  42-43
  3.3 小结  43-44
第四章 FePt基交换耦合结构和梯度型结构介质研究  44-56
  4.1 L1_0-FePt/Fe和FePt/Co/Fe的制备  45
  4.2 FePt/Fe双层膜(ECC)研究  45-49
  4.3 FePt/Co/Fe多层膜(Graded Media)研究  49-51
  4.4 磁化翻转模式讨论  51-54
    4.4.1 两种磁化翻转模型  51-53
    4.4.2 翻转模式的实验观测  53-54
  4.5 小结  54-56
第五章总结与展望  56-58
参考文献  58-62
硕士期间已发表论文  62-63
致谢  63-64

垂直磁记录介质材料的制备及翻转模式研究

内容摘要

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