超高密度磁記錄磁頭材料Fe-Co薄膜的研究.pdf

1、對于超高密度的縱向磁記錄和垂直磁記錄，使用高飽和磁化強(qiáng)度的材料作為寫頭磁極材料是其本質(zhì)要求。對于成分為Fe65Co35的Fe-Co合金是一種很有競爭優(yōu)勢的材料，因?yàn)樵阼F磁材料中，它具有最高的飽和磁化強(qiáng)度24.5kG.但是Fe-Co合金薄膜由于本身具有大的磁晶各向異性和飽和磁致伸縮，因此一般具有大的矯頑力。本論文主要研究了選擇合適的襯底材料來降低Fe-Co薄膜的矯頑力，從而獲得良好的軟磁性能。得到了以下結(jié)果： 1.通過兩種方法成功

2、制備了軟磁性的高飽和磁化強(qiáng)度的FeCo薄膜：平面磁控濺射和對向靶濺射。 2.采取平面磁控濺射系統(tǒng)，研究了Ni79Fe21，Co100-yFey(0≤y≤11)，Cu和Fe襯底對Fe65Co35薄膜微結(jié)構(gòu)和軟磁性的影響。對于FeCo單層Co含量在30～40at.％的成分區(qū)域內(nèi)，薄膜具有高的飽和磁化強(qiáng)度4πMs～24kG，基片溫度為360℃時(shí)，F(xiàn)e65Co35(100nm)薄膜的矯頑力為20Oe。采用Ni79Fe21(1-10nm)

3、，Co93Fe7(1-10nm)，Cu(1-3nm)的襯底，F(xiàn)e65Co35(100nm)薄膜獲得了優(yōu)秀的軟磁性和面內(nèi)單軸各向異性，4πMs～24kG，Hce～11-14Oe，Hch～1-3Oe，Hk～50～80Oe。薄膜的軟磁性與微結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。XRD結(jié)果表明，F(xiàn)e65Co35單層薄膜具有(110)擇優(yōu)取向，而在襯底層Ni79Fe21(1-10nm)，Co93Fe7(1-10nm)，Cu(1-3nm)上生長的Fe65Co35薄膜的

4、擇優(yōu)取向?yàn)?200)；對于Cu襯底具有厚度依賴性，當(dāng)Cu襯底厚度大于3nm，F(xiàn)e65Co35薄膜的擇優(yōu)取向又變成(110)，同時(shí)矯頑力增加；Fe(1～5nm)襯底沒有改變Fe65Co35薄膜的擇優(yōu)取向，對薄膜的軟磁性改善方面也不是很好。 3.采用對向靶濺射系統(tǒng)，研究了Co襯底對Fe65Co35薄膜的應(yīng)力，織構(gòu)，晶粒尺寸，形貌，以及起始生長的影響。Fe65Co35薄膜具有幾乎各向同性的面內(nèi)磁滯回線和大的矯頑力＞100Oe。Fe65

5、Co35(200nm)/Co(5nm)薄膜展現(xiàn)出良好的面內(nèi)單軸各向異性：4πMs～24kG，Hce～10Oe，hch～3Oe，Hk～60Oe。Fe65Co35(400nm)/Co(5nm)薄膜的有效磁導(dǎo)率為250，鐵磁共振頻率為1GHz。對于Fe65Co35單層薄膜飽和磁致伸縮為5.2×10-5，內(nèi)應(yīng)力為0.8GPa，采用襯底層后二者均有所降低。Fe65Co35單層薄膜的織構(gòu)具有厚度依賴性，當(dāng)膜厚小于200nm時(shí)，薄膜為(200)織構(gòu)，

6、隨著膜厚的增加，轉(zhuǎn)變?yōu)?110)織構(gòu)。采取Co襯底層抑制了Fe65Co35薄膜的(200)織構(gòu)，在不同的厚度范圍，均表現(xiàn)出(110)織構(gòu)。Co襯底的采用使Fe65Co35薄膜的晶粒尺寸D大大降低：Fe65Co35單層D～74nm，F(xiàn)e65Co35/Co(5nm)薄膜D～8.2nm。 4.FeCo/Co薄膜矯頑力的大大降低可以通過晶粒尺寸效應(yīng)來解釋，這與Hoffmann的漣波理論是一致的。 5.薄膜軟磁性的改善伴隨著織構(gòu)的