專(zhuān)利名稱：一種利用大彈性應(yīng)變提高磁記錄薄膜的剩磁比的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁記錄薄膜的制備方法，特別是提供了一種利用記憶合金基底的大彈性應(yīng)變對(duì)磁性顆粒的晶格取向的調(diào)控作用，提高磁記錄薄膜的剩磁比的方法。
背景技術(shù)：
近六十年來(lái)，硬盤(pán)的面密度逐年成指數(shù)形式增長(zhǎng)，這與磁記錄介質(zhì)材料和磁頭材料的發(fā)展密切相關(guān)。磁記錄介質(zhì)由最初的鐵氧體材料發(fā)展到鈷基合金薄膜材料，進(jìn)而發(fā)展到下一代薄膜材料，如具有高磁晶各向異性的鐵鉬FePt合金薄膜或衫鈷SmCo合金薄膜。這些薄膜應(yīng)用于磁記錄介質(zhì)所遇到的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題是:直接沉積在玻璃基片或硅基片的上述磁性薄膜，其剩磁比(薄膜的剩余磁化強(qiáng)度與飽和磁化強(qiáng)度的比值)較低，導(dǎo)致介質(zhì)的存儲(chǔ)信號(hào)強(qiáng)度較低，因此對(duì)讀出磁頭的靈敏度提出來(lái)非常高的要求，這并不利于實(shí)現(xiàn)超高密度磁記錄。所以，提高上述磁記錄薄膜的剩磁比對(duì)于提高磁記錄面密度具有非常重要的意義。目前，在提高FePt合金薄膜的剩磁比方面，國(guó)際上一般通過(guò)加入合適的底層如Au來(lái)誘導(dǎo)晶粒單方向生長(zhǎng)[C.Feng, et al.Appl.Phys.Lett.93，152513 (2008)]，或在退火時(shí)加磁場(chǎng)以控制晶粒的磁疇沿同一方向排列[H.Y.Wang, et al.Appl.Phys.Lett.85，2304 (2004)]，或利用反鐵磁層材料如PtMn增加晶粒的單軸各向異性[C.C.Chiang,et al.Appl.Phys.Lett.88，152508 (2006)]等。但是，以上這些方法需要高成本的稀有金屬、或需要昂貴的附加裝置或需要復(fù)雜的鍍膜過(guò)程，而且提高的幅度并不大。因此，如何利用簡(jiǎn)單、低成本的方法，大幅度地提高磁記錄薄膜的剩磁比是亟需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:提出了一種利用記憶合金基底的大彈性應(yīng)變對(duì)磁性顆粒的晶格取向的調(diào)控作用，提高磁記錄薄膜的剩磁比的方法，所述大彈性應(yīng)變是指記憶合金恢復(fù)形變時(shí)的彈性應(yīng)變量大于1.5%。本發(fā)明利用記憶合金基底出生的大彈性應(yīng)變對(duì)磁性顆粒的晶格取向的調(diào)控作用，提高薄膜的剩磁比，具體技術(shù)方案如下:
利用磁控濺射方法，在預(yù)拉伸的鈦鎳鈮(TiNiNb)記憶合金基片上依次沉積鐵鉬(FePt)原子(厚度為50 200 A)和鉭(Ta)(厚度為50 200 A)。濺射室的本底真空度為優(yōu)于5X10_5Pa，濺射時(shí)，氬氣(99.99%)壓強(qiáng)為0.4 1.2 Pa。沉積完畢后，加熱基片至溫度為80 200°C時(shí)，時(shí)間為5 15分鐘，待記憶合金基底產(chǎn)生彈性壓縮應(yīng)變(彈性應(yīng)變量為1.59Γ6%)后，冷卻到室溫后即可。 本發(fā)明的原理在于:預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基底，在加熱到80 200°C，會(huì)發(fā)生馬氏體相變，因而縮短長(zhǎng)度，在與FePt薄膜的界面處產(chǎn)生非常大的彈性壓縮應(yīng)變。通過(guò)Nb摻雜量的不同，可以調(diào)節(jié)彈性應(yīng)變量為1.5% 6%，而如此大的彈性壓縮應(yīng)變會(huì)誘導(dǎo)并控制FePt晶粒沿著應(yīng)變的方向生長(zhǎng)，使得晶粒的晶格取向變得一致，因此可以有效地提聞晶粒的取向度，進(jìn)而提高整個(gè)薄膜的剩磁比。本發(fā)明的有益效果在于:此發(fā)明只需要采用廉價(jià)的記憶合金作為基底，在每個(gè)晶粒上均勻地產(chǎn)生大彈性應(yīng)變，因此可以有效地增加整個(gè)薄膜的剩磁比；而且，此方法不需要高成本的稀有金屬或昂貴的附加裝置，因此具有效率高、成本低、制備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適合應(yīng)用于未來(lái)超高密度磁記錄技術(shù)中。


圖1為無(wú)預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基底/ FePtdOO A)/Ta (100 A)薄膜的磁滯回線，無(wú)基片加熱(用于性能的比較);
圖2為預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基底/ FePt (50 A)/Ta(50 A)薄膜的磁滯回線，基片溫度為80°C /5分鐘，彈性應(yīng)變量為1.5% ；
圖3為預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基底/ FePt(100 A)/Ta(100 A)薄膜的磁滯回線，基片溫度為100°C /10分鐘，彈性應(yīng)變量為3% ；
圖4為預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基底/ FePt (200 A)/Ta(200 A)薄膜的磁滯回線，基片溫度為200°C /15分鐘，彈性應(yīng)變量為6% ；
圖5為上述各工藝下，薄膜的剩磁比隨記憶合金的彈性應(yīng)變量的變化圖。
具體實(shí)施例方式圖1中樣品的制備條件為:首先，利用磁控濺射方法，在沒(méi)有預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基底(預(yù)拉伸應(yīng)變量為0%)上依次沉積FePt (100 A)和Ta(100 A)薄膜，濺射沉積前的本底真空度為lX10_5Pa，濺射時(shí)氬氣壓為0.5 Pa。圖2中樣品的制備條件為:首先，利用磁控濺射方法，在預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基底(預(yù)拉伸應(yīng)變量為1.5%)上依次沉積FePt (50 A)和Ta (50 A)薄膜，濺射沉積前的本底真空度為I X 10_5Pa，濺射時(shí)氬氣壓為0.4 Pa。沉積完畢后，加熱基片至80°C，保持5分鐘，以產(chǎn)生1.5%的彈性壓縮應(yīng)變。最后，冷卻至室溫后取出即可。圖3中樣品的制備條件為:首先，利用磁控濺射方法，在預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基底(預(yù)拉伸應(yīng)變量為3%)上依次沉積FePt (100 A)和Ta(100 A)薄膜，濺射沉積前的本底真空度為2X 10_5Pa，濺射時(shí)氬氣壓為0.8 Pa，所述氬氣的純度(體積分?jǐn)?shù))為99.99%以上。沉積完畢后，加熱基片至100°C，保持10分鐘，以產(chǎn)生3%的彈性壓縮應(yīng)變。最后，冷卻至室溫后取出即可。圖4中樣品的制備條件為:首先，利用磁控濺射方法，在預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基底(預(yù)拉伸應(yīng)變量為6%)上依次沉積FePt (200 A)和Ta (200 A)薄膜，濺射沉積前的本底真空度為3X 10_5Pa，濺射時(shí)氬氣壓為1.2 Pa，所述氬氣的純度(體積分?jǐn)?shù))為99.99%以上。沉積完畢后，加熱基片至200°C，保持15分鐘，以產(chǎn)生6%的彈性壓縮應(yīng)變。最后，冷卻至室溫后取出即可。
圖5是在具有不同彈性應(yīng)變量的TiNiNb記憶合金上的FePt薄膜的剩磁比隨應(yīng)變量的變化，可以很明顯地看出:彈性應(yīng)變?cè)黾?，可以有效地增加磁滯回線的剩磁比，這是由于記憶合金基底的大彈性應(yīng)變對(duì)磁性顆粒的晶格取向具有調(diào)控作用，因而提高了磁記錄薄膜的剩磁比。由于大彈性應(yīng)變均勻地作用在每個(gè)晶粒上，因此可以有效地增加整個(gè)薄膜的剩磁比；而且，記憶合金基底不需要采用高成本的稀有金屬或昂貴的附加裝置，因此具有效率高、成本低、制備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)， 適合應(yīng)用于未來(lái)超高密度磁記錄技術(shù)中。
權(quán)利要求
1.一種利用大彈性應(yīng)變提高磁記錄薄膜的剩磁比的方法，其特征為:在預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基片上依次沉積FePt原子和Ta原子，沉積完畢后，加熱基底至適當(dāng)?shù)臏囟龋３诌m當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，產(chǎn)生大彈性應(yīng)變，最后，冷卻至室溫即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:該方法的具體過(guò)程為:利用磁控濺射方法，在預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基片上依次沉積FePt原子和Ta原子，所述的記憶合金基底的預(yù)拉伸應(yīng)變量或產(chǎn)生的彈性應(yīng)變壓縮量為1.5%飛％，濺射室的本底真空度為優(yōu)于5X 10_5 Pa，濺射時(shí)，氬氣壓為0.4 1.2 Pa，沉積得到的FePt原子層的厚度為50 200 A，Ta原子層的厚度為50 200 A，沉積完畢后，加熱基片至溫度為80 200 °C，時(shí)間為5 15分鐘，待記憶合金基底產(chǎn)生彈性壓縮應(yīng)變后，冷卻到室溫后即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，該方法的具體過(guò)程為:首先利用磁控濺射方法，在預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基片上依次沉積FePt和Ta原子，所述的記憶合金基底的預(yù)拉伸應(yīng)變量為3%，濺射沉積前的本底真空度為2X 10_5 Pa，濺射時(shí)氬氣壓為0.8Pa，所述氬氣的純度為99.99%以上，沉積得到的FePt原子層的厚度為100 A，Ta原子層的厚度為100 A，沉積完畢后，加熱基片至100°C，保持10分鐘，以產(chǎn)生3%的彈性壓縮應(yīng)變，最后，冷卻至室 溫后取出即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁記錄薄膜的制備方法，特別是提供了一種利用記憶合金基底的大彈性應(yīng)變對(duì)磁性顆粒的晶格取向的調(diào)控作用，提高磁記錄薄膜的剩磁比的方法。所述方法是在預(yù)拉伸的TiNiNb記憶合金基片上依次沉積FePt原子和Ta原子，沉積完畢后，加熱基底至適當(dāng)?shù)臏囟龋３诌m當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，產(chǎn)生大彈性應(yīng)變，最后，冷卻至室溫即可。此發(fā)明只需要采用廉價(jià)的記憶合金作為基底，在每個(gè)晶粒上均勻地產(chǎn)生大彈性應(yīng)變，因此可以有效地增加整個(gè)薄膜的剩磁比；而且，此方法不需要高成本的稀有金屬或昂貴的附加裝置，因此具有效率高、成本低、制備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適合應(yīng)用于未來(lái)超高密度磁記錄技術(shù)中。
文檔編號(hào)C23C14/58GK103147054SQ20131006436
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者馮春, 李許靜, 于廣華, 李明華 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)