CoW磁性薄膜的微观结构表征及其磁各向异性

摘要

信息时代的今天，磁记录是主要的存储手段。随着计算机及网络技术的发展，人们需要越来越高的数据存储密度，垂直磁记录介质是实现超高密度垂直磁存储的重要一环。Co-W合金由于具有较高的磁晶各向异性能，有望成为下一代高密度磁记录介质材料，因而得到广泛的关注。
　　本文通过磁控溅射技术制备了系列不同成分与厚度的Co-W合金薄膜，并利用X-射线衍射技术和振动样品磁强计(VSM)对薄膜的微观结构、生长取向及磁性能进行了研究，探讨了晶体结构与磁晶各向异性能之间的关系，揭示了磁性层磁晶各向异性能的主要影响因素。获得了如下主要研究结果:
　　(1)在具有hcp结构的Ru下底层上实现了hcp结构Co基薄膜的外延取向生长，MgO(111)//Ru(00·2)//Co-W(00·2)具有良好的取向附生关系。Omega扫描和Φ扫描结果表明Co-W薄膜成膜质量良好。
　　(2)随着磁性层薄膜厚度的增加，Co(00·2)衍射峰强度逐渐增强，且衍射峰位向左稍有偏移。随着W含量的增加，Co(00·2)峰明显向衍射角减小的方向移动。
　　(3)外延生长薄膜中产生的原子堆垛层错主要为生长层错，且生长层错α密度均低于10％，堆垛层错中没有变形层错存在。生长堆垛层错密度和fcc/hcp体积百分数基本保持恒定，不随Co-W磁性薄膜的成分和厚度而变化。
　　(4)随着W含量的增加，饱和磁化强度Ms单调降低，由纯Co的1400emu/cc降低到14％W时的500emu/cc。
　　(5) Co-W薄膜的晶格常数a和c随着膜厚和W含量的增加而增大，c/a逐渐增大。磁晶各向异性能Ku随着晶格常数比c/a的减小而增大。分析结果表明，堆垛层错和fcc/hcp比对Co-W的磁晶各向异性影响不大，晶格常数比c/a是影响磁晶各向异性Ku的最主要微观结构因素。
　　(6)随着膜厚和成分的改变，体各向异性Kv和表面各向异性Ks发生变化，对磁晶各向异性常数均有一定的影响，导致Ku与1/t成非单调线性关系。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 磁记录的发展历史

1．2 磁记录原理

1．2．1 水平磁记录(纵向磁记录)

1．2．2 磁垂直记录

1．2．3 热辅助记录

1．2．4 图案记录

1．3 垂直记录介质概况

1．3．1 Co-Cr基合金介质

1．3．2 CoCr基含氧或氧化硅复合薄膜

1．3．3 L10型FePt薄膜

1．4 磁垂直记录介质要求

1．4．1 微观组织的要求

1．4．2 垂直记录的取向控制

1．4．3 热稳定性的要求

1．5 本实验的研究目的及主要内容

第2章 实验方法

2．1 真空溅射镀膜原理

2．1．1 磁控溅射原理

2．1．2 本文所用磁控溅射设备

2．2 薄膜样品的制备

2．3 薄膜分析与测试

2．3．1 薄膜厚度测量

2．3．2 薄膜成分分析

2．3．3 薄膜微观结构特征分析

2．3．4 薄膜磁性测量

2．4 部分薄膜微观结构分析方法介绍

2．4．1 晶格常数计算

2．4．2 原子堆垛层错密度计算

2．4．3 fcc相／hcp相体积比

第3章 Co-W基磁记录薄膜的微观结构表征

3．1 薄膜成分设计

3．2 薄膜制备

3．3 薄膜的晶体结构

3．4 薄膜的微观结构分析

3．4．1 晶体结构对称性确定(Φ扫描)

3．4．2 c轴(结晶主轴)分散角

3．4．3 晶格常数

3．4．4 fcc相和hcp相体积比

3．4．5 原子堆垛层错密度

3．5 讨论

3．6 本章小结

第4章 Co-W薄膜的磁晶各向异性研究

4．1 Co-W薄膜的磁性能研究方法

4．1．1 磁晶各向异性的来源

4．1．2 磁晶各向异性常数的计算方法

4．2 薄膜的磁晶各向异性分析

4．2．1 W含量对薄膜饱和磁化强度的影响

4．2．2 W含量对磁晶各向异性Ku的影响

4．2．3 磁性层膜厚对磁晶各向异性Ku的影响

4．3 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢