光学多层薄膜结构及磁光性能研究

摘要

根据软x射线光学多层薄膜结构和磁光多层薄膜存贮原理,设计了用于软x射线反射及紫外光反射的金属多层薄膜和用于磁光盘记录的磁光多层薄膜.采用磁控溅射成膜方法,制备系列多层薄膜和磁光多层薄膜.对金属多层薄膜的光学反射特性、层状结构、表面及界面特性进行了研究;对磁光多层薄膜的静态磁光特性、磁光盘的动态磁光特性进行了研究.1.通过对Ti/Cu、Nb/Cu和Mo/Si多层薄膜结构的研究,得到了Ti、Cu、Nb、Mo、Si薄膜溅射功率-溅射速率关系,显著提高了多层薄膜周期波长和膜层厚度控制的准确性.2.首次应用小角X射线于Ti/Cu、Nb/Cu多层薄膜表面、界面粗糙度分析,发现软x光和紫外光反射多层薄膜对界面非常敏感.3.在对金属薄膜制备时的基片温度、溅射气氛等优化工艺基础上,制备出膜层界面清晰的多层薄膜,所制备的金属多层薄膜具有超晶格结构.4.首次将磁光溅射靶的磁场分布由圆形改进为棒骨形,解决了磁光靶材对表面磁场分布不均匀而导致溅射膜层不均匀的问题,大幅度提高了磁光靶材表面磁场的分布均匀性和膜层的均匀性.5.通过对磁光膜的薄膜成分、厚度均匀性随Ar气流量及溅射功率的变化研究,得到优化溅射工艺.6.磁光多层薄膜中光学介质层的均匀性直接影响磁光多层薄膜的磁光性能.7.通过对磁光多层薄膜磁光克尔效应、矫顽磁场的静态和动态磁光特性研究,设计了具有实用价值的磁光多层薄膜膜层结构,研制出国内第一张实用化磁光盘样盘,样品性能达到国际标准,并具有可靠的信息读写能力和信息保持能力.8.磁光记录层材料在高温应力作用后,非晶态TbFeCo记录层的化学价态没有任何变化,保持了极高的化学稳定性,证明磁光多层薄膜对磁光记录介质保护的有效性.首次将Weibull分布用于磁光盘寿命评估,得到磁光盘的寿命方程.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1多层薄膜概况

1.1.1多层薄膜的超晶格结构

1.1.2多层薄膜的性能

1.2软x射线多层薄膜研究概况

1.2.1软x射线多层薄膜研究进展

1.2.2软x射线多层膜研究关键技术

1.2.3软x射线多层膜的应用

1.3磁光记录多层薄膜研究概况

1.3.1磁光记录技术特点

1.3.2磁光记录原理

1.3.3磁光多层膜结构

1.3.4磁光记录器件及应用

1.4问题的提出及论文主要思路

第二章多层薄膜实验系统

2.1溅射靶材

2.1.1金属多层薄膜靶材

2.1.2磁光多层薄膜靶材

2.2多层薄膜溅射方法

2.2.1引言

2.2.2金属多层薄膜溅射系统

2.2.3磁光多层薄膜溅射系统

2.3多层膜软x射线反射率测试方法

2.3.1多层膜软x射线反射率

2.3.2同步辐射软x光反射率测试方法

2.3紫外光反射率测试

2.4磁光特性测试方法

2.5多层薄膜结构分析方法

2.5.1小角X射线分析方法

2.5.2 TEM结构分析

2.5.3 AFM表面形貌分析

2.5.4可靠性测试

2.5.5薄膜厚度与光学性能测试

第三章光学多层薄膜制备

3.1金属多层薄膜制备

3.1.1金属多层膜设计方法

3.1.2薄膜溅射速率测定与控制

3.1.3金属多层薄膜膜层厚度控制

3.2 Ti/Cu、Nb/Cu、Mo/Si金属多层薄膜制备

3.2.1溅射工艺参数确定

3.2.2金属多层薄膜制备

3.4磁光多层薄膜制备方法

3.4.1磁光记录薄膜制备方法

3.4.2磁光介质薄膜制备方法

3.4.3磁光反射层薄膜制备方法

3.5本章小结

第四章金属多层薄膜结构与性能研究

4.1 Ti/Cu金属多层薄膜结构分析

4.1.1 Ti/Cu金属多层薄膜层状结构分析

4.1.2 Ti/Cu金属多层膜X射线衍射分析

4.1.3 Ti/Cu金属多层薄膜小角X射线分析

4.1.4 Ti/Cu金属多层薄膜表面粗糙度分析

4.2 Nb/Cu金属多层薄膜结构分析

4.2.1 Nb/Cu金属多层薄膜的X射线结构分析

4.2.2 Nb/Cu金属多层薄膜表面与界面分析

4.3金属多层薄膜的光学反射特性研究

4.3.1 Mo/Si金属多层膜软x射线反射率

4.3.2 Ti/Cu超晶格多层膜软x射线和紫外线反射率

4.4金属多层薄膜透射电镜结构分析

4.5本章小结

第五章磁光多层薄膜结构与性能

5.1磁光多层薄膜膜层特性及磁光性能

5.1.1磁光记录层制备及磁光性能

5.1.2光学介质层制备及性能

5.1.3光学反射层制备工艺

5.2磁光多层薄膜结构与磁光性能关系研究

5.2.1磁光多层薄膜膜层结构

5.2.2磁光多层膜膜层匹配与磁光性能关系

5.3本章小结

第六章磁光多层薄膜器件及应用

6.1磁光多层薄膜器件

6.2磁光盘性能指标

6.3磁光盘可靠性分析

6.3.1单层结构磁光薄膜可靠性

6.3.2磁光多层薄膜可靠性

6.3.3磁光盘可靠性研究

6.3.4磁光盘疲劳特性研究

6.3.5磁光盘信息保持特性

6.4本章小结

结论

参考文献

致谢

博士期间已发表和待发表论文