專利名稱：一種磁性薄膜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于磁性薄膜的，更詳細(xì)地說(shuō)，是關(guān)于FeN磁性薄膜的。
目前，工業(yè)上廣泛應(yīng)用的磁記錄磁頭材料是鐵基合金、鐵基合金膜。隨著磁記錄密度的提高，需要比現(xiàn)有的磁頭材料具有更高的飽和磁化強(qiáng)度的新的薄膜軟磁材料。另外，還需要該材料具有良好的熱穩(wěn)定性及耐磨、耐腐蝕性。
J.Appl.Phys.67(9)，l.May 1990上的《Epitaxial growth and magnetic propertiesof Fe16N2film with high saturation magnetic flux density(invited)》一文公開了一種Fe-N化合物薄膜，其分子式為Fe16N2，它具有良好軟磁性能，被認(rèn)為是一種有潛力的磁記錄磁頭材料。其不足之處是，F(xiàn)e16N2是一種亞穩(wěn)化合物。目前尚沒有人制備出純單相Fe16N2薄膜，另一方面，它的熱穩(wěn)定性差，極大地限制了它的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種具有高飽和磁化強(qiáng)度、高密度、良好的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕性、易于制備的磁記錄磁頭薄膜材料及其制備方法。
本發(fā)明的磁性薄膜由通式(Fe，M)xNy構(gòu)成；式中，M為Ti或Co，x為4或16，y為1或2。
本發(fā)明的磁性薄膜的制造方法，采用直流對(duì)靶反應(yīng)濺射法，將鈦片或鈷片放置在鐵靶表面用Si或NaCl作為基片，所述的基片溫度為60～140℃，把所述的復(fù)合靶和基片置于真空度≤6×10-5Pa的對(duì)向靶濺射室內(nèi)，濺射氣體為氬氣，其分壓為0.1～0.4Pa，濺射速率為0.1～0.3nm/s，反應(yīng)氣體為氮?dú)猓浞謮?.02～0.10Pa，經(jīng)濺射10～30分鐘，制得磁性薄膜。
上述的基片溫度為60～90℃時(shí)，制成納米薄膜。上述的基片溫度為110～140℃，制成單晶薄膜。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的磁性薄膜是穩(wěn)定化合物，能夠方便地制備、它具有高飽和磁化強(qiáng)度，μ0Ms＝2.2～2.8T；良好的熱穩(wěn)定性，500～700℃；優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕性。
下面通過(guò)實(shí)例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
例1原材料復(fù)合靶φ100×5mm鐵靶(純度99.99％)+鈦片(純度99.99％)；濺射氣體氬氣(純度99.99％)；反應(yīng)氣體氮?dú)?純度99.99％)；基片Si(001)和NaCl(100)。
制備條件本底真空≤6×10-5Pa；氬氣分壓0.3Pa；氮?dú)夥謮?.04～0.07Pa；基片溫度120℃；濺射速率0.2nm/S；鈦含量3～10(at％)。
制成(Fe、Ti)16N2單晶薄膜(晶粒尺寸8～15nm)。它的飽和磁化強(qiáng)度μ0Ms＝2.5～2.64T，矯頑力，熱穩(wěn)定性溫度。
例2原材料復(fù)合靶φ100×5mm鐵靶(純度99.99％)+鈦片(純度99.99％)；濺射氣體氬氣(純度99.99％)；反應(yīng)氣體氮?dú)?純度99.99％)；基片Si(001)和Na(100)。
制備條件本底真空≤6×10-5Pa；氬氣分壓0.3Pa；氮?dú)夥謮?.04～0.08Pa；基片溫度80℃；濺射速率0.2nm/S；鈦含量3～15at.％；退火溫度100～500℃。
制成FeTiN納米薄膜(晶粒尺寸3～5nm)。它的飽和磁化強(qiáng)度μ0Ms＝2.2～2.5T，矯頑力159～238.7A/m，熱穩(wěn)定性溫度500℃以上。
例3原材料復(fù)合靶φ100×5mm鐵靶(純度99.99％)+鈷片(純度99.99％)；濺射氣體氬氣(純度99.99％)；反應(yīng)氣體氮?dú)?純度99.99％)；基片Si(001)和NaCl(100)。
制備條件本底真空≤6×10-5Pa；氬氣分壓0.3Pa；氮?dú)夥謮?.04～0.07Pa；基片溫度120℃；濺射速率0.2nm/S；鈷含量3～10(at％)。
制成(Fe、Ti)16N2單晶薄膜(晶粒尺寸8～15nm)。它的飽和磁化強(qiáng)度μ0Ms＝2.5～2.64T，矯頑力，熱穩(wěn)定性溫度。
例4原材料復(fù)合靶φ100×5mm鐵靶(純度99.99％)+鈷片(純度99.99％)；濺射氣體氬氣(純度99.99％)；反應(yīng)氣體氮?dú)?純度99.99％)；基片Si(001)和Na(100)。
制備條件本底真空≤6×10-5Pa；氬氣分壓0.3Pa；氮?dú)夥謮?.04～0.08Pa；基片溫度80℃；濺射速率0.2nm/S；鈷含量3～15at.％；退火溫度100～500℃。
制成FeTiN納米薄膜(晶粒尺寸3～5nm)。它的飽和磁化強(qiáng)度μ0Ms＝2.2～2.5T，矯頑力159～238.7A/m，熱穩(wěn)定性溫度500℃以上。
權(quán)利要求
1.一種磁性薄膜，其特征是，它由通式(Fe，M)xNy構(gòu)成；式中M為Ti或Co，x為4或16，y為1或2。
2.一種磁性薄膜的制造方法，其特征是，它采用直流對(duì)靶反應(yīng)濺射法，將鈦片或鈷片放置在鐵靶表面，用Si或NaCl作為基片，所述的基片溫度為60～140℃，把所述的復(fù)合靶和基片置于真空度≤6×10-5Pa的對(duì)向靶濺射儀的濺射室內(nèi)，濺射氣體為氬氣，其分壓為0.1～0.4Pa，濺射速率為0.1～0.3nm/s，反應(yīng)氣體為氮?dú)?，其分壓?.02～0.10Pa；經(jīng)10～30分鐘濺射，制得磁性薄膜；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征是，所述的基片溫度為60～90℃，用以制成納米薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征是，所述的基片溫度為110～140℃，用以制成單晶薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁性薄膜,它由通式(Fe,M)
文檔編號(hào)C23C14/14GK1240840SQ9811574
公開日2000年1月12日 申請(qǐng)日期1998年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月3日
發(fā)明者姜恩永, 王合英 申請(qǐng)人:天津大學(xué)