磁記錄薄膜和光存儲(chǔ)薄膜

1、7.5磁記錄薄膜和光存儲(chǔ)薄膜,報(bào)告人：趙定武,7.5.1復(fù)合磁頭和薄膜磁頭,7.5.2磁記錄介質(zhì)薄膜及制造技術(shù),7.5.3光存儲(chǔ)介質(zhì)概況,7.5.4磁光存儲(chǔ)和相變光存儲(chǔ),磁性存儲(chǔ)技術(shù)在現(xiàn)代技術(shù)中舉足輕重。由于磁信號(hào)的記錄密度在很大程度上取決于磁頭縫隙的寬度、磁頭的飛行高度以及記錄介質(zhì)厚度，因此就需要不斷減小磁頭體積和磁記錄介質(zhì)厚度。薄膜自身飽和磁化強(qiáng)度較高，允許采用的磁性介質(zhì)厚度更小，性質(zhì)也更均勻，因此薄膜磁頭材料和薄膜磁存儲(chǔ)介質(zhì)是發(fā)展

2、的主要方向之一。,對(duì)于磁頭材料，需要其具有典型的軟磁特性，即飽和磁化強(qiáng)度高，矯頑力低，磁導(dǎo)率高，磁致伸縮系數(shù)低，允許使用頻率高。對(duì)于磁記錄介質(zhì)，要求其具有典型的硬磁性能，即飽和磁化強(qiáng)度高，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度高及適當(dāng)?shù)某C頑力水平。,通常的磁頭使用的是高導(dǎo)磁率的燒結(jié)鐵氧體，具有很好的軟磁性能和耐磨性，電阻率高，高頻性好。但磁化強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于合金軟磁材料。如右表。為進(jìn)一步提高磁頭性能，一方面可采用電鍍、濺射、蒸發(fā)等方法，在上述磁頭間隙處沉積一層

3、厚度為幾微米的軟磁性能較好的合金薄膜；另一方面完全采用薄膜技術(shù)，將磁性材料和磁場(chǎng)線圈都沉積在特定襯底上。采用薄膜技術(shù)制備的磁頭具有較高靈敏度，縮小尺寸，提高記錄密度,7.5.1復(fù)合磁頭和薄膜磁頭,提高磁頭靈敏度的一個(gè)重要措施是繼續(xù)提高磁性薄膜材料的飽和磁化強(qiáng)度。以分子束外延的方法在GaAs襯底上外延制的了Fe16N2這一Fe的亞穩(wěn)態(tài)氮化物，據(jù)稱其飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到2.6A/m,是一個(gè)很有希望的磁頭材料。,磁致電阻效應(yīng)是在外磁場(chǎng)變化的同時(shí)材

4、料的電阻率產(chǎn)生相應(yīng)變化，利用此效應(yīng)可制成磁頭。只讀不寫。靈敏度高，信號(hào)強(qiáng)度不受磁頭運(yùn)動(dòng)速度影響，不需感應(yīng)線圈。利用它與薄膜技術(shù)結(jié)合，可有效減小體積。,磁性薄膜研究的重要進(jìn)展之一是超高磁阻材料的發(fā)現(xiàn),如右圖所示，由濺射方法制備的Fe-Cr多層膜材料顯出極高磁阻效應(yīng)。這種巨磁阻效應(yīng)的產(chǎn)生與鐵磁性的Fe成分層間的反鐵磁性耦合作用有關(guān)。目前，這類巨磁阻薄膜材料已被廣泛應(yīng)用于硬磁盤讀寫磁頭技術(shù)。,磁性薄膜記錄介質(zhì)的飽和磁化強(qiáng)度較高，有利于降低介

5、質(zhì)厚度，提高記錄密度和降低成本。,平行記錄方式存在的一個(gè)問題是相鄰磁化區(qū)域的磁化矢量間存在著較強(qiáng)的相互作用，它限制了每個(gè)磁化區(qū)域的尺寸不能太小，因而存儲(chǔ)密度不易提高。而在垂直磁記錄方式的情況下，記錄介質(zhì)中的磁化矢量垂直于截至平面取向的，每個(gè)磁化區(qū)域的翻轉(zhuǎn)都是近乎獨(dú)立的，有利于提高存儲(chǔ)密度。這需要薄膜本身具有垂直的磁各向異性。,7.5.2磁記錄介質(zhì)薄膜及制造技術(shù),光存儲(chǔ)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是具有高的信息存儲(chǔ)密度，因?yàn)榧す馐旧砜梢员痪劢沟胶苄〉?/p>

6、面積上。與傳統(tǒng)磁存儲(chǔ)方式比，它還具有信噪比較高，可實(shí)現(xiàn)非接觸式讀寫，信息存儲(chǔ)壽命較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。分為以下幾種。,只讀式光盤。它是靠探測(cè)激光在凹凸不平的介質(zhì)表面反射回來(lái)的光的強(qiáng)度的變化來(lái)讀出信息的。一次寫入時(shí)光盤。可依用戶需要一次寫入所要記錄的信息，并可以反復(fù)讀取，但不能對(duì)信息進(jìn)行改寫?？刹林貙懯焦獗P。信息可被重寫，但該寫的過程需要兩次操作才能完成。直接重寫式光盤。不僅可以改寫信息，而且可將信息的擦除和寫入操作同時(shí)完成的光盤。,7.5.

7、3光存儲(chǔ)介質(zhì)概況,磁光存儲(chǔ)技術(shù)所依賴的是磁性材料的兩個(gè)性質(zhì)：（1）當(dāng)溫度變化時(shí)，材料磁化狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)變化的熱磁效應(yīng)；（2）材料磁化狀態(tài)使得從其表面反射回去的偏振光的偏振方向發(fā)生變化的克爾磁光效應(yīng)。,對(duì)磁光存儲(chǔ)薄膜還要求具有以下幾點(diǎn)：（1）合適的詞轉(zhuǎn)變溫度，從而既保證信息改寫所需要的激光功率不會(huì)過高，又要保證薄膜的磁化狀態(tài)具有足夠的穩(wěn)定性。（2）較強(qiáng)的克爾磁光效應(yīng)，及材料磁化方向不同時(shí)，偏振光的偏振方向改變更大。,7.5.4磁光存

8、儲(chǔ)和相變光存儲(chǔ),相變光存儲(chǔ)假若激光照射功率不足以使薄膜區(qū)域熔化，但足以加熱其到晶化溫度以上的話，則激光照射區(qū)域?qū)l(fā)生凈化過程而轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)結(jié)構(gòu)。由于晶態(tài)與非晶態(tài)區(qū)域的光學(xué)特性不同，晶態(tài)區(qū)域?qū)獾姆瓷淠芰^強(qiáng)，透光性較差。因而依靠不同區(qū)域?qū)す馐姆瓷浠蛲干淠芰Φ淖兓?，就可以讀出被記錄的信息。,對(duì)相變光存儲(chǔ)薄膜要求具有以下幾點(diǎn)：（1）適中的熔化功率密度。（2）晶態(tài)和非晶態(tài)兩相間較高的光學(xué)性質(zhì)差。（3）非晶態(tài)較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。（4）