[发明专利]一种垂直膜面方向具有硬磁性能且在面内方向具有软磁性能的磁性薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种垂直膜面方向具有硬磁性能且在面内方向具有软磁性能的磁性薄膜及其制备方法，属于磁性薄膜制备技术领域。本发明所述磁性薄膜是利用磁控溅射仪于室温下在基底材料上沉积而成，包括从下而上依次层叠的基底、AlNiCo永磁合金和Ag。所述制备方法包括：利用磁控溅射仪于室温条件下通过直流溅射金属靶材，在基底材料上依次沉积AlNiCo永磁合金和Ag；再将薄膜材料从磁控溅射仪中取出，放入超高真空退后炉中，在真空度优于5.0×10^‑7Torr的条件下进行退火处理，退火温度为750℃‑900℃。利用该制备方法得到的磁性薄膜沿面内方向具有软磁性能且同时沿具垂直膜面方向有硬磁性能，拓宽了AlNiCo薄膜材料的使用性能，不仅可以用作磁码盘材料，还可用作磁传感器材料。

技术领域

本发明属于磁性薄膜制备技术领域，尤其是涉及一种垂直膜面方向具有硬磁性能且在面内方向具有软磁性能的磁性薄膜及其制备方法。

背景技术

铝镍钴(AlNiCo)是最早开发出来的一种永磁材料，是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。铝镍钴永磁材料是20世纪30年代研制成功的。当时，它的磁性能最好，温度系数又小，因而在永磁电机中应用得最多、最广。60年代以后，随着铁氧体永磁和稀土永磁的相继问世，铝镍钴永磁在电机中的应用逐步被取代，所占比例呈下降趋势。

铝镍钴合金具有高矫顽性，高居里温度。铝镍钴合金坚硬易脆，无法冷加工，必需是用铸造或者烧结程序处理制成。铝镍钴合金可以产生高达0.15特斯拉的磁场。举一个中间性质的各向异性铸造铝镍钴合金的例子，AlNiCo-6的成分为8％Al、16％Ni、24％Co、3％Cu、1％Ti，其它都是Fe。AlNiCo-6的最大磁能积(BH_max)为3.9(MG·Oe)，矫顽性为780Oe，居里温度为860℃，最高工作温度为525℃。1931年，日本材料专家Mishima发现了一种特定成分的铝镍钴合金(58％Fe，30％Ni，12％Al)，其矫顽性极高，是那时期最好的磁性钢的两倍。在1970年代发现稀土磁铁之前，铝镍钴合金是最强的永久磁铁材料。

目前，基于铝镍钴合金的基本磁性用作磁编码器的磁码盘材料是够用的，但是正如上面提到的铝镍钴合金坚硬易脆，无法冷加工，给制作不同结构的磁码盘带来很大的困难。此外，块体材料的磁记录密度是比同样成分的薄膜材料的记录密度要小的多。

因此，开发一种易加工、高磁记录密度、成本低的磁码盘材料具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷与不足，本发明公开了一种垂直膜面方向具有硬磁性能且在面内方向具有软磁性能的磁性薄膜及其制备方法，所述磁性薄膜是利用磁控溅射仪于室温下在基底材料上沉积而成，包括从下而上依次层叠的基底、AlNiCo永磁合金和Ag，利用该制备方法得到的磁性薄膜沿面内方向具有软磁性能且同时沿具垂直膜面方向有硬磁性能，拓宽了AlNiCo薄膜材料的使用性能，不仅可以用作磁码盘材料，还可用作磁传感器材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一方面提供一种垂直膜面方向具有硬磁性能且在面内方向具有软磁性能的磁性薄膜，所述磁性薄膜是利用磁控溅射仪于室温下在基底材料上沉积而成，包括从下而上依次层叠的基底、AlNiCo永磁合金和Ag；所述AlNiCo 永磁合金化学元素组成的质量百分含量包括：50-58％Fe、22-26％Co、12-16％Ni、 7-9％Al和2-4％Cu。

进一步的，所述基底为热氧化的单晶硅基片，其表面氧化层的厚度为 280-320nm。

进一步的，所述AlNiCo永磁合金的厚度为150-500nm。

进一步的，所述磁性薄膜中Ag的沉积厚度为5-20nm。

本发明的另一方面提供一种如上所述的垂直膜面方向具有硬磁性能且在面内方向具有软磁性能的磁性薄膜的制备方法，包括以下步骤：