專利名稱：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，硬盤的面密度逐年成指數(shù)形式增長，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)所遇到的一個實際問題是:直接沉積在玻璃基片或硅基片的上述磁性薄膜，其剩磁比(薄膜的剩余磁化強度與飽和磁化強度的比值)較低，導(dǎo)致介質(zhì)的存儲信號強度較低，因此對讀出磁頭的靈敏度提出來非常高的要求，這并不利于實現(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，國際上一般通過加入合適的底層如Au來誘導(dǎo)晶粒單方向生長[C.Feng, et al.Appl.Phys.Lett.93，152513 (2008)]，或在退火時加磁場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)雜的鍍膜過程，而且提高的幅度并不大。因此，如何利用簡單、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，氬氣(99.99%)壓強為0.4 1.2 Pa。沉積完畢后，加熱基片至溫度為80 200°C時，時間為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，會發(fā)生馬氏體相變，因而縮短長度，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)變會誘導(dǎo)并控制FePt晶粒沿著應(yīng)變的方向生長，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，進而提高整個薄膜的剩磁比。本發(fā)明的有益效果在于:此發(fā)明只需要采用廉價的記憶合金作為基底，在每個晶粒上均勻地產(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、制備簡單等優(yōu)點，適合應(yīng)用于未來超高密度磁記錄技術(shù)中。


圖1為無預(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)變增加，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晶粒上，因此可以有效地增加整個薄膜的剩磁比；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、制備簡單等優(yōu)點， 適合應(yīng)用于未來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?，保持適當(dāng)?shù)臅r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，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?，保持適當(dāng)?shù)臅r間后，產(chǎn)生大彈性應(yīng)變，最后，冷卻至室溫即可。此發(fā)明只需要采用廉價的記憶合金作為基底，在每個晶粒上均勻地產(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、制備簡單等優(yōu)點，適合應(yīng)用于未來超高密度磁記錄技術(shù)中。
文檔編號C23C14/58GK103147054SQ20131006436
公開日2013年6月12日 申請日期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 申請人:北京科技大學(xué)