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反点阵阵列膜的结构和磁性

作　者: 蒋长军
导　师: 薛德胜
学　校: 兰州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 阵列膜兰州大学点阵连续膜矫顽力反铁磁材料磁滞回线氧化铝模板交换偏置单轴各向异性
分类号: O484
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

高密度磁记录介质有着广泛的重要用途，目前记录密度已经达到180Gb／in~2。近年来，为了继续提高记录密度，磁性纳米线、磁性纳米颗粒、磁性点阵等成为研究热点。但是，它们有一个共同的缺陷就是降低记录单元尺寸以增加记录密度时，磁记录介质会出现超顺磁现象。随着纳米技术发展的日新月异，最近人们发现磁性反点阵阵列膜比以上几种介质优越在：没有超顺磁的限制，能保持连续磁性薄膜的主要特点；独特的磁畴结构、形状诱导的磁各向异性、钉扎效应；减少反点阵阵列膜中孔径，可以增加存储容量。因此，反点阵阵列膜有望将记录密度提高一个新台阶。本文利用氧化铝模板具有高孔隙率的特点，通过大量的实验制备了不同孔径，不同膜厚的反点阵阵列膜。通过扫描电镜、X射线衍射、振动样品磁强计、内转换电子穆斯堡尔谱、磁性测量系统、微波测量系统地研究了样品的结构、微观磁性、宏观磁性，得到的主要创新性结果如下：1、首次发现反点阵阵列膜的磁矩分布在一个锥形面上，这与连续膜相比有着质的差别。这是由于孔洞的存在降低了垂直膜面方向的退磁能，从而使得磁矩不再完全被压在面内，有一部分磁矩与膜面存在一定的夹角。2、首次在Fe反点阵阵列膜随温度变化时发现不可逆磁行为。这主要来自于孔洞的钉扎带来了很大的能量势垒，使得反点阵阵列膜在场冷和零场冷却曲线过程中出现不可逆的磁行为。3、首次在Co反点阵阵列膜发现矫顽力和剩磁比随温度的变化出现了一个峰值。这是由于Co的磁晶各向异性常数随温度变化，造成了磁晶各向异性能和孔洞的钉扎能与热能之间的竞争。4、首次在铁磁层覆盖反铁磁材料后发现单轴各向异性，且矫顽力有很大的降低。通过高温的磁滞回线表明单轴各向异性来源于铁磁和反铁磁界面中交换耦合作用引起的准单向各向异性。5、首次在铁磁／反铁磁多层反点阵阵列膜中发现交换偏置随温度的降低出现由正向负的变化趋势。我们认为这是微结构改变了铁磁和反铁磁间磁矩间的夹角造成的。

全文目录

中文摘要  8-9
英文摘要  9-11
第一章综述  11-22
  1.1 磁记录的发展历史  11-13
  1.2 磁记录物理简介  13-15
    1.2.1 磁记录的写读过程  13-14
    1.2.2 磁记录介质  14-15
  1.3 提高磁记录密度面临的问题  15-16
  1.4 反点阵阵列膜的研究现状和意义  16-17
  1.5 本论文主要研究的内容  17-19
  参考文献  19-22
第二章薄膜的制备及其性能表征方法  22-37
  2.1 薄膜的制备  22-26
    2.1.1 磁控溅射  22-24
    2.1.2 离子束溅射  24-25
    2.1.3 氧化铝模板的制备  25-26
  2.2 样品的测试  26-35
    2.2.1 表面轮廓分析仪(台阶仪)  27-28
    2.2.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)  28-29
    2.2.3.X射线衍射(XRD)  29-30
    2.2.4.磁性测量系统(MPMS)和振动样品磁强计(VSM)  30-32
    2.2.5.内转换电子穆斯堡尔谱(CEMS)  32-33
    2.2.6.高频磁导率的测量  33-35
  参考文献  35-37
第三章 Fe反点阵阵列膜的结构与磁性  37-53
  3.1 Fe反点阵阵列膜的制备条件  38-40
  3.2 Fe反点阵阵列膜的晶体结构  40-42
  3.3 Fe的反点阵阵列膜的宏观磁性  42-43
  3.4 Fe的反点阵阵列膜的微观磁性  43-48
  3.5 Fe反点阵阵列膜的低温磁性  48-51
  3.6 本章小结  51-52
  参考文献  52-53
第四章 Co、Co_(65)Fe_(35)、Fe_(19)Ni_(81)反点阵阵列膜的结构与磁性  53-66
  4.1 Co、Co_(65)Fe_(35)、Fe_(19)Ni_(81)反点阵阵列膜的制备  53-54
  4.2 反点阵阵列膜的形貌  54-56
  4.3 反点阵阵列膜的结构  56-57
  4.4 反点阵阵列膜的宏观磁性  57-61
    4.4.1 Co反点阵阵列膜的宏观磁性  57-58
    4.4.2 Co_(65)Fe_(35)反点阵阵列膜的宏观磁性  58-59
    4.4.3 Fe_(19)Ni_(81)反点阵阵列膜的宏观磁性  59-61
  4.5 Co反点阵阵列膜的低温磁性  61-64
  4.6 本章小结  64
  参考文献  64-66
第五章多层反点阵阵列膜的结构和磁性  66-81
  5.1 Si/Co/Fe_(50)Mn_(50)中的磁性  66-72
    5.1.1 Si/Co/Fe_(50)Mn_(50)和Co的制备条件  67
    5.1.2 Si/Co/Fe_(50)Mn_(50)和Si/Co的未处理时磁性  67-68
    5.1.3 磁场热处理后的Si/Co/Fe_(50)Mn_(50)的磁性  68-71
    5.1.4 磁场热处理后的Si/Co/Fe_(50)Mn_(50)的高频磁性  71-72
  5.2 FeMn/Co/FeMn反点阵阵列膜中的交换偏置  72-78
    5.2.1 FeMn/Co/FeMn反点阵阵列膜的制备条件  73-74
    5.2.2 FeMn/Co/FeMn反点阵阵列膜的形貌  74
    5.2.3 FeMn/Co/FeMn反点阵阵列膜的晶体结构  74-75
    5.2.4 FeMn/Co/FeMn反点阵阵列膜的磁性  75-78
  5.3 本章小结  78-79
  参考文献  79-81
第六章结论和展望  81-83
  6.1 结论  81-82
  6.2 展望  82-83
附录:  83-84
致谢  84

反点阵阵列膜的结构和磁性

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