CN103147054A

CN103147054A - 一种利用大弹性应变提高磁记录薄膜的剩磁比的方法

Info

Publication number: CN103147054A
Application number: CN2013100643622A
Authority: CN
Inventors: 冯春; 李许静; 于广华; 李明华
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: CN103147054B

Abstract

本发明涉及磁记录薄膜的制备方法，特别是提供了一种利用记忆合金基底的大弹性应变对磁性颗粒的晶格取向的调控作用，提高磁记录薄膜的剩磁比的方法。所述方法是：在预拉伸的TiNiNb记忆合金基片上依次沉积FePt原子和Ta原子，沉积完毕后，加热基底至适当的温度，保持适当的时间后，产生大弹性应变，最后，冷却至室温即可。此发明只需要采用廉价的记忆合金作为基底，在每个晶粒上均匀地产生大弹性应变，因此可以有效地增加整个薄膜的剩磁比；而且，此方法不需要高成本的稀有金属或昂贵的附加装置，因此具有效率高、成本低、制备简单等优点，适合应用于未来超高密度磁记录技术中。

Description

一种利用大弹性应变提高磁记录薄膜的剩磁比的方法

技术领域

本发明涉及磁记录薄膜的制备方法，特别是提供了一种利用记忆合金基底的大弹性应变对磁性颗粒的晶格取向的调控作用，提高磁记录薄膜的剩磁比的方法。

背景技术

近六十年来，硬盘的面密度逐年成指数形式增长，这与磁记录介质材料和磁头材料的发展密切相关。磁记录介质由最初的铁氧体材料发展到钴基合金薄膜材料，进而发展到下一代薄膜材料，如具有高磁晶各向异性的铁铂FePt合金薄膜或钐钴SmCo合金薄膜。这些薄膜应用于磁记录介质所遇到的一个实际问题是：直接沉积在玻璃基片或硅基片的上述磁性薄膜，其剩磁比（薄膜的剩余磁化强度与饱和磁化强度的比值）较低，导致介质的存储信号强度较低，因此对读出磁头的灵敏度提出来非常高的要求，这并不利于实现超高密度磁记录。所以，提高上述磁记录薄膜的剩磁比对于提高磁记录面密度具有非常重要的意义。

目前，在提高FePt合金薄膜的剩磁比方面，国际上一般通过加入合适的底层如Au来诱导晶粒单方向生长[C. Feng, et al. Appl. Phys. Lett. 93, 152513 (2008)]，或在退火时加磁场以控制晶粒的磁畴沿同一方向排列[H.Y. Wang, et al. Appl. Phys. Lett. 85, 2304 (2004)]，或利用反铁磁层材料如PtMn增加晶粒的单轴各向异性[C.C. Chiang, et al. Appl. Phys. Lett. 88, 152508 (2006)]等。但是，以上这些方法需要高成本的稀有金属、或需要昂贵的附加装置或需要复杂的镀膜过程，而且提高的幅度并不大。因此，如何利用简单、低成本的方法，大幅度地提高磁记录薄膜的剩磁比是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于：提出了一种利用记忆合金基底的大弹性应变对磁性颗粒的晶格取向的调控作用，提高磁记录薄膜的剩磁比的方法，所述大弹性应变是指记忆合金恢复形变时的弹性应变量大于1.5%。本发明利用记忆合金基底出生的大弹性应变对磁性颗粒的晶格取向的调控作用，提高薄膜的剩磁比，具体技术方案如下：

利用磁控溅射方法，在预拉伸的钛镍铌（TiNiNb）记忆合金基片上依次沉积铁铂（FePt）原子（厚度为50～200 Å）和钽（Ta）（厚度为50～200 Å）。溅射室的本底真空度为优于5×10^-5Pa，溅射时，氩气（99.99%）压强为0.4～1.2 Pa。沉积完毕后，加热基片至温度为80～200℃时，时间为5～15分钟，待记忆合金基底产生弹性压缩应变（弹性应变量为1.5%~6%）后，冷却到室温后即可。

本发明的原理在于：预拉伸的TiNiNb记忆合金基底，在加热到80～200℃，会发生马氏体相变，因而缩短长度，在与FePt薄膜的界面处产生非常大的弹性压缩应变。通过Nb掺杂量的不同，可以调节弹性应变量为1.5%～6%，而如此大的弹性压缩应变会诱导并控制FePt晶粒沿着应变的方向生长，使得晶粒的晶格取向变得一致，因此可以有效地提高晶粒的取向度，进而提高整个薄膜的剩磁比。

本发明的有益效果在于：此发明只需要采用廉价的记忆合金作为基底，在每个晶粒上均匀地产生大弹性应变，因此可以有效地增加整个薄膜的剩磁比；而且，此方法不需要高成本的稀有金属或昂贵的附加装置，因此具有效率高、成本低、制备简单等优点，适合应用于未来超高密度磁记录技术中。

附图说明

图1为无预拉伸的TiNiNb记忆合金基底/ FePt(100 Å)/Ta(100 Å)薄膜的磁滞回线，无基片加热（用于性能的比较）；

图2为预拉伸的TiNiNb记忆合金基底/ FePt(50 Å)/Ta(50 Å)薄膜的磁滞回线，基片温度为80℃/5分钟，弹性应变量为1.5%；

图3为预拉伸的TiNiNb记忆合金基底/ FePt(100 Å)/Ta(100 Å)薄膜的磁滞回线，基片温度为100℃/10分钟，弹性应变量为3%；

图4为预拉伸的TiNiNb记忆合金基底/ FePt(200 Å)/Ta(200 Å)薄膜的磁滞回线，基片温度为200℃/15分钟，弹性应变量为6%；

图5为上述各工艺下，薄膜的剩磁比随记忆合金的弹性应变量的变化图。

具体实施方式

图1中样品的制备条件为：首先，利用磁控溅射方法，在没有预拉伸的TiNiNb记忆合金基底（预拉伸应变量为0%）上依次沉积FePt(100 Å)和Ta(100 Å)薄膜，溅射沉积前的本底真空度为1×10^-5Pa，溅射时氩气压为0.5 Pa。

图2中样品的制备条件为：首先，利用磁控溅射方法，在预拉伸的TiNiNb记忆合金基底（预拉伸应变量为1.5%）上依次沉积FePt(50 Å)和Ta(50 Å)薄膜，溅射沉积前的本底真空度为1×10^-5Pa，溅射时氩气压为0.4 Pa。沉积完毕后，加热基片至80℃，保持5分钟，以产生1.5%的弹性压缩应变。最后，冷却至室温后取出即可。

图3中样品的制备条件为：首先，利用磁控溅射方法，在预拉伸的TiNiNb记忆合金基底（预拉伸应变量为3%）上依次沉积FePt(100 Å)和Ta(100 Å)薄膜，溅射沉积前的本底真空度为2×10^-5Pa，溅射时氩气压为0.8 Pa，所述氩气的纯度（体积分数）为99.99%以上。沉积完毕后，加热基片至100℃，保持10分钟，以产生3%的弹性压缩应变。最后，冷却至室温后取出即可。

图4中样品的制备条件为：首先，利用磁控溅射方法，在预拉伸的TiNiNb记忆合金基底（预拉伸应变量为6%）上依次沉积FePt(200 Å)和Ta(200 Å)薄膜，溅射沉积前的本底真空度为3×10^-5Pa，溅射时氩气压为1.2 Pa，所述氩气的纯度（体积分数）为99.99%以上。沉积完毕后，加热基片至200℃，保持15分钟，以产生6%的弹性压缩应变。最后，冷却至室温后取出即可。

图5是在具有不同弹性应变量的TiNiNb记忆合金上的FePt薄膜的剩磁比随应变量的变化，可以很明显地看出：弹性应变增加，可以有效地增加磁滞回线的剩磁比，这是由于记忆合金基底的大弹性应变对磁性颗粒的晶格取向具有调控作用，因而提高了磁记录薄膜的剩磁比。由于大弹性应变均匀地作用在每个晶粒上，因此可以有效地增加整个薄膜的剩磁比；而且，记忆合金基底不需要采用高成本的稀有金属或昂贵的附加装置，因此具有效率高、成本低、制备简单等优点，适合应用于未来超高密度磁记录技术中。

Claims

1.一种利用大弹性应变提高磁记录薄膜的剩磁比的方法，其特征为：在预拉伸的TiNiNb记忆合金基片上依次沉积FePt原子和Ta原子，沉积完毕后，加热基底至适当的温度，保持适当的时间后，产生大弹性应变，最后，冷却至室温即可。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法的具体过程为：利用磁控溅射方法，在预拉伸的TiNiNb记忆合金基片上依次沉积FePt原子和Ta原子, 所述的记忆合金基底的预拉伸应变量或产生的弹性应变压缩量为1.5%~6%，溅射室的本底真空度为优于5×10^-5Pa，溅射时，氩气压为0.4～1.2 Pa，沉积得到的FePt原子层的厚度为50～200 Å，Ta原子层的厚度为50～200 Å，沉积完毕后，加热基片至温度为80～200 ℃，时间为5～15分钟，待记忆合金基底产生弹性压缩应变后，冷却到室温后即可。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法的具体过程为：首先利用磁控溅射方法，在预拉伸的TiNiNb记忆合金基片上依次沉积FePt和Ta原子, 所述的记忆合金基底的预拉伸应变量为3%，溅射沉积前的本底真空度为2×10^-5Pa，溅射时氩气压为0.8 Pa，所述氩气的纯度为99.99%以上，沉积得到的FePt原子层的厚度为100 Å，Ta原子层的厚度为100 Å，沉积完毕后，加热基片至100℃，保持10分钟，以产生3%的弹性压缩应变，最后，冷却至室温后取出即可。