一種磁記錄薄膜結構及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁記錄薄膜結構，包括在玻璃基片上交替沉積Fe層和Pt層，均沉積四層，即采用玻璃基片/(Fe/Pt)4的結構，在平行和垂直膜面的方向上的矯頑力均達到12.5kOe。本發(fā)明還公開了一種磁記錄薄膜結構的制備方法；本發(fā)明的磁記錄薄膜結構性能優(yōu)良，熱穩(wěn)定性高。
【專利說明】一種磁記錄薄膜結構及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及磁記錄、信息存儲和再現信息記錄等【技術領域】，特別涉及一種采用激光脈沖沉積法制備多層膜結構的磁記錄薄膜的方法。
【背景技術】
[0002]隨著信息產業(yè)的高速發(fā)展，儲存信息的記錄介質的體積越來越小，密度越來越高。然而，隨著磁記錄密度的提高，每一個記錄位所對應的磁介質體積變小，當磁記錄介質的晶粒尺寸小到一定程度時將會出現熱穩(wěn)定性問題，并引起記錄位自退磁，造成記錄信息失效，即超順磁現象。因此，為了保持記錄介質的熱穩(wěn)定性、克服超順磁極限，未來的超高密度磁記錄介質必須具有聞的磁晶各向異性。1973年Ivanov等人報道了具有Zii7有序結構的1:1的FePt合金具有非常高的磁各向異性能密度Ku=7 X 107erg/cm3,比目前硬盤所用的hcp-Co合金的約高 15 倍(文獻 0.A.1vanov, L.V.Solina, V.A.Demshina et al.Phys.Met.Metallog., 1973，35: 8L )。2000年，Weller等人報道了具有高磁各向異性能的FePt合金的超順磁臨界尺寸可以減小到2-3 nm,它的理論磁記錄密度可以達到I Tb/in2,這兩方面的優(yōu)點決定了此類薄膜在超高密度磁記錄介質方面具有重要的應用前景(文獻D.Weller, A.Moser, L.Folks et al.1EEE Trans.Magn., 2000, 36(1): 10.)。目前國際上制備FePt合金薄膜大多采用磁控濺射法。盡管如此，在磁控濺射沉積過程中人們發(fā)現Fe靶和Co靶在直流濺射模式下不易啟輝和沉積，即使在增加濺射氣壓情況下使靶材啟輝，仍然不能保證在基底上有薄膜沉積，需要制備FePt復合靶材才能獲得良好的沉積效果。
[0003]脈沖激光沉積(Pulsed Laser Deposition, PLD)是一種利用激光對物體進行轟擊，然后將轟擊出來的物質沉淀在不同的襯底上，得到沉淀或者薄膜的一種手段。它具有沉積速率高，試驗周期短，襯底溫度要求低，具備良好的保成分性，且制備的薄膜均勻，對靶材的種類沒有限制等優(yōu)點。
【發(fā)明內容】
[0004]為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發(fā)明公開了一種磁記錄薄膜結構，包括在玻璃基片上交替沉積Fe層和Pt層，均沉積四層，即采用玻璃基片/ (Fe/Pt) 4的結構。
[0005]進一步的，在平行和垂直膜面的方向上的矯頑力均達到12.5k0e。
[0006]本發(fā)明還公開了一種磁記錄薄膜結構的制備方法，包括如下步驟:
(1)將玻璃基片、Fe靶和Pt片依次放入丙酮和酒精中用超聲波清洗lOmin，用電吹風吹干后分別放置于儀器腔內基片和靶材位置；
(2)關閉儀器腔門進行抽真空處理；
(3)儀器抽真空至<5X KT4Pa以后，加熱基片至200°C ；
(4)通入気氣至IPa左右后，按以下次序沉積Fe/Pt多層膜:30min的Fe層、30min的Pt 層、30min 的 Fe 層、30min 的 Pt 層、30min 的 Fe 層、30min 的 Pt 層、30min 的 Fe 層、30min的Pt層，即采用玻璃基片/(Fe/Pt)4的薄膜結構。[0007]進一步的，還包括如下步驟:
(5 )將沉積好的薄膜用玻璃刻刀切割成8 mm X 5 mm左右的小長方塊放入石英管中，對石英管進行抽真空處理:先采用機械泵粗抽至5.0Pa以下，再用分子泵抽真空至<5 X KT4Pa ；
(6)將管式電阻爐保溫在500-700°C；
(7)將抽好真空的石英管放入管式電爐中保溫退火處理2h。
[0008]進一步的，沉積工藝條件如下:由KrF激光器(型號:C0MPeXPro205)在真空鍍膜室中沉積，激光器重復頻率控制在10Hz，單脈沖能量為300-400mJ，通過焦距為50cm的透鏡匯聚在靶上。靶與激光束夾角約為45°，靶基距為5cm，靶材為Fe靶和Pt片，Fe靶直徑25mm，厚度3mm,鉬片為25mmX 25mm,厚度0.5mm,所用基片為玻璃,大小約為2cmX 2cm ;先將基片、Fe靶和Pt片依次放入丙酮和酒精中用超聲波清洗lOmin，儀器抽真空至< 5 X 10_4Pa以后，加熱基片至200°C，然后通入氬氣至IPa左右，依次沉積Fe層，Pt層。沉積結束后，薄膜自然冷卻至室溫。
[0009]本發(fā)明的磁記錄薄膜結構性能優(yōu)良，熱穩(wěn)定性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是比較例I制備的薄膜樣品的磁滯回線圖；
圖2是比較例2制備的薄膜樣品的磁滯回線圖；
圖3是實施例2制備的薄膜樣品的磁滯回線圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0012]本發(fā)明的磁記錄薄膜的結構，在玻璃基片上交替沉積Fe層和Pt層，均沉積四層，即采用玻璃基片/(Fe/Pt)4的結構，且Fe層和Pt層的沉積時間均為30min。
[0013]薄膜沉積的具體工藝條件如下:由KrF激光器(型號:C0MPeXPro205)在真空鍍膜室中沉積，激光器重復頻率控制在10Hz，單脈沖能量為300-400mJ，通過焦距為50cm的透鏡匯聚在靶上。靶與激光束夾角約為45°，靶基距為5cm。靶材為Fe靶和Pt片。Fe靶直徑25mm,厚度3mm,鉬片為25mmX25mm,厚度0.5mm。實驗中所用基片為玻璃，大小約為2cmX2cm0實驗前，先將基片、Fe靶和Pt片依次放入丙酮和酒精中用超聲波清洗lOmin，儀器抽真空至< 5 X 10_4Pa以后，加熱基片至200°C，然后通入氬氣至IPa左右，依次沉積Fe層，Pt層。沉積結束后，薄膜自然冷卻至室溫。
[0014]實施例1
(1)將玻璃基片、Fe靶和Pt片依次放入丙酮和酒精中用超聲波清洗lOmin，用電吹風吹干后分別放置于儀器腔內基片和靶材位置；
(2)關閉儀器腔門進行抽真空處理；
(3)儀器抽真空至<5X KT4Pa以后，加熱基片至200°C ；
(4)通入気氣至IPa左右后，按以下次序沉積Fe/Pt多層膜:30min的Fe層、30min的Pt 層、30min 的 Fe 層、30min 的 Pt 層、30min 的 Fe 層、30min 的 Pt 層、30min 的 Fe 層、30min的Pt層，即采用玻璃基片/(Fe/Pt)4的薄膜結構； (5)將沉積好的薄膜用玻璃刻刀切割成8_X5_左右的小長方塊放入石英管中，對石英管進行抽真空處理。先采用機械泵粗抽至5.0Pa以下，再用分子泵抽真空至< 5 X IO-4Pa ；
(6)將管式電阻爐保溫在500°C；
(7)將抽好真空的石英管放入管式電爐中保溫退火處理2h。
[0015]實施例2
(1)將玻璃基片、Fe靶和Pt片依次放入丙酮和酒精中用超聲波清洗lOmin，用電吹風吹干后分別放置于儀器腔內基片和靶材位置；
(2)關閉儀器腔門進行抽真空處理；
(3)儀器抽真空至<5X KT4Pa以后，加熱基片至200°C ；
(4)通入気氣至IPa左右后，按以下次序沉積Fe/Pt多層膜:30min的Fe層、30min的Pt 層、30min 的 Fe 層、30min 的 Pt 層、30min 的 Fe 層、30min 的 Pt 層、30min 的 Fe 層、30min的Pt層，即采用玻璃基片/(Fe/Pt)4的薄膜結構；
(5)將沉積好的薄膜用玻璃刻刀切割成8_X5_左右的小長方塊放入石英管中，對石英管進行抽真空處理。先采用機械泵粗抽至5.0Pa以下，再用分子泵抽真空至< 5 X IO-4Pa ；
(6)將管式電阻爐保溫在700°C；
(7)將抽好真空的石英管放入管式電爐中保溫退火處理2h。
[0016]比較例I
(1)將玻璃基片、Fe靶和Pt片依次放入丙酮和酒精中用超聲波清洗lOmin，用電吹風吹干后分別放置于儀器腔內基片和靶材位置；
(2)關閉儀器腔門進行抽真空處理；
(3)儀器抽真空至<5X KT4Pa以后，加熱基片至200°C ；
(4)通入気氣至IPa左右后,按以下次序沉積Fe/Pt多層膜:60min的Fe層、60min的Pt層、60min的Fe層、60min的Pt層，即采用玻璃基片/(Fe/Pt)2的薄膜結構；
(5)將沉積好的薄膜用玻璃刻刀切割成8_X5_左右的小長方塊放入石英管中，對石英管進行抽真空處理。先采用機械泵粗抽至5.0Pa以下，再用分子泵抽真空至< 5 X IO-4Pa ；
(6)將管式電阻爐保溫在700°C；
(7)將抽好真空的石英管放入管式電爐中保溫退火處理2h。
[0017]比較例2
(1)將玻璃基片、Fe靶和Pt片依次放入丙酮和酒精中用超聲波清洗lOmin，用電吹風吹干后分別放置于儀器腔內基片和靶材位置；
(2)關閉儀器腔門進行抽真空處理；
(3)儀器抽真空至<5X KT4Pa以后，加熱基片至200°C ；
(4)通入気氣至IPa左右后，按以下次序沉積Fe/Pt多層膜:120min的Fe層、120min的Pt層，即采用玻璃基片/Fe/Pt的結構設計；
(5)將沉積好的薄膜用玻璃刻刀切割成8_X5_左右的小長方塊放入石英管中，對石英管進行抽真空處理。先采用機械泵粗抽至5.0Pa以下，再用分子泵抽真空至< 5 X IO-4Pa ；
(6)將管式電阻爐保溫在700°C；
(7)將抽好真空的石英管放入管式電爐中保溫退火處理2h。
【權利要求】
1.一種磁記錄薄膜結構，其特征在于:包括在玻璃基片上交替沉積Fe層和Pt層，均沉積四層，即采用玻璃基片/(Fe/Pt)4的結構。
2.如權利要求1所述的磁記錄薄膜結構，其特征在于:在平行和垂直膜面的方向上的矯頑力均達到12.5kOe。
3.—種磁記錄薄膜結構的制備方法，包括如下步驟: (1)將玻璃基片、Fe靶和Pt片依次放入丙酮和酒精中用超聲波清洗lOmin，用電吹風吹干后分別放置于儀器腔內基片和靶材位置； (2)關閉儀器腔門進行抽真空處理； (3)儀器抽真空至<5X KT4Pa以后，加熱基片至200°C ； (4)通入気氣至IPa左右后，按以下次序沉積Fe/Pt多層膜:30min的Fe層、30min的Pt 層、30min 的 Fe 層、30min 的 Pt 層、30min 的 Fe 層、30min 的 Pt 層、30min 的 Fe 層、30min的Pt層，即采用玻璃基片/(Fe/Pt)4的薄膜結構。
4.如權利要求3所述的磁記錄薄膜結構的制備方法，其特征在于:還包括如下步驟: (5 )將沉積好的薄膜用玻璃刻刀切割成8 mm X 5 mm左右的小長方塊放入石英管中，對石英管進行抽真空處理:先采用機械泵粗抽至5.0Pa以下，再用分子泵抽真空至<5 X KT4Pa ； (6)將管式電阻爐保溫在500-700°C； (7)將抽好真空的石英管放入管式電爐中保溫退火處理2h。
5.如權利要求3或4所述的磁記錄薄膜結構的制備方法，其特征在于:沉積工藝條件如下:由KrF激光器(型號:C0MPeXPro205)在真空鍍膜室中沉積，激光器重復頻率控制在10Hz，單脈沖能量為300-400mJ，通過焦距為50cm的透鏡匯聚在靶上；靶與激光束夾角約為45。，祀基距為5cm,祀材為Fe祀和Pt片，Fe祀直徑25mm,厚度3mm,鉬片為25mmX 25mm,厚度0.5mm，所用基片為玻璃，大小約為2cmX2cm ;先將基片、Fe靶和Pt片依次放入丙酮和酒精中用超聲波清洗lOmin，儀器抽真空至< 5X10_4Pa以后，加熱基片至200°C，然后通入氬氣至IPa左右，依次沉積Fe層，Pt層；沉積結束后，薄膜自然冷卻至室溫。
【文檔編號】G11B5/84GK103544968SQ201310476807
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權日:2013年10月14日
【發(fā)明者】吳瓊, 張朋越, 王潔依, 葛洪良 申請人:中國計量學院