[发明专利]一种利用大弹性应变提高磁记录薄膜的剩磁比的方法

说明书

 

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 ?）和钽（Ta）（厚度为50～200 ?）。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 ?)/Ta(100 ?)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 ?)/Ta(50 ?)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 ?)/Ta(100 ?)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 ?)/Ta(200 ?)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