第6章磁记录材料.ppt

稀土-过渡族元素非晶态薄膜 非晶态的优点是可获得成分连续变化的合金体系，这样可大范围调节记录介质的磁光性能，因此对设计理想的磁光记录介质有利。 非晶态R-TM合金中，当R为轻稀土类时，磁矩基本上是相互平行的（铁磁性）；R为重稀土类时，磁矩为反平行的（亚铁磁性）。因此，重稀土-过渡族金属合金，可以使整体磁化强度MS较小。同时，单原子各向异性大的Tb、Dy和Co感生的非晶薄膜的各向异性能也大。因此，Tb-Fe-Co非晶态薄膜成为磁光盘中使用最为普遍的合金成分。 Tb-Fe-Co非晶膜有以下优点： （1）在近红外区（例如光波长为800?m）能长期使用； （2）可容易地获得垂直磁化膜； （3）为非晶态结构，可避免晶界等造成的再生噪声； （4）居里温度TC为200℃，与现在半导体激光功率可良好对应 石榴石氧化物薄膜 石榴石氧化物在短波长时有很大的磁光效应，波长为510nm时的法拉第效应达7.5?/μm ，非常利于用作磁光存储介质。 RE-TM非晶态薄膜虽成功用于第一代磁光盘，但由于以下原因难以在记录密度上有更大的突破： 首先，稀土抗氧化能力差，对需永久保护的文档是一个安全隐患；其次，RE-TM靶材的制作和回收困难，不利于降低盘片制作成本 1958年发现YIG单晶能传递红光和近红外光，且法拉第旋转角较大； 1963年用它的单晶作成磁光调节器； 70年代初，液相外延石榴石单晶薄膜成功地用于磁泡器件； 80年代初期石榴石薄膜的磁光盘研究成了热门话题 ； 利用石榴石氧化物记录介质的高度抗氧化性和抗辐照性，其可用于特殊用途，如军事、航空、航天等 。 薄膜各向异性和磁光效应 主要考虑石榴石薄膜各向异性常数KU和磁光效应特性 其各向异性主要源于感生应力： 其中： 薄膜与衬底不同的热膨胀而引起的应力 杨氏模量 泊松比 薄膜的膨胀系数 衬底的膨胀系数 磁光效应主要来自电子自旋-轨道相互作用，其能量大小为： 自旋-轨道耦合系数 轨道角动量 自旋角动量 Pt/Co超晶格和Pt-Co合金薄膜 Pt/Co超晶格在波长400nm下，?K0.3?，其磁和磁光性能已达到实际使用的要求；另外，Pt/Co超晶格的反射率高，其磁光品质因子在短波长范围内优于RE-TM薄膜，是下一代超高密度的磁光存储介质 。 一般认为，其有效单轴各向异性来源于： Pt/Co超晶格一般采用溅射成膜的方法制备 CoPt合金薄膜也具有强的垂直各向异性、高的矫顽力和大的极向克尔旋转，是下一代短波长磁光记录的后备材料 磁性层厚度 界面各向异性 体积各向异性 6.5磁泡及磁泡材料 6.5.1 磁泡材料应具备的条件 磁泡材料应具备如下条件： （1）材料应能垂直磁化，要求： （2）磁泡的直径要小，磁学特性与温度相关性要小。磁泡的最小直径取决于材料自身的磁学特性： （3）磁泡的迁移率要比较大。 为提高磁泡的迁移率，材料的K?不宜过大。同时，若材料的K?值过大，还会导致磁泡直径大，不利于高密度记录，因此必须探求最佳磁学特性的范围 6.5.2 磁泡材料 磁泡材料主要有单晶石榴石外延薄膜和非晶态合金薄膜两种类型 单晶石榴石外延膜 是目前使用的磁泡材料，研究内容主要包括：寻找小泡径材料，提高畴壁迁移率，改善温度系数等。目前常用的材料有：(EuEr)3(FeGa)5O12，(EuY)3(FeGa)5O12， (SmY)3(FeGa)5O12，(YSmLuCa)3(FeGe)5O12等 。 非晶态磁泡材料，泡径约在0.08～5?m之间，畴壁迁移率为61.5～376.9cm/s?A/m。因此非常适合制造高密度，高操作速度的磁泡存贮器。因为是非晶态，所以制作薄膜时无需单晶基片，并省去了单晶生长、切割、研磨、抛光等大量繁琐的工艺，同时降低了成本。然而非晶态磁泡材料有温度性能差的明显缺点，所以很难用来制作磁泡器件 6.5.3 磁泡器件的制作 GGG单 晶生长 基片定向、切割、 研磨、抛光 液相外延稀土 石榴石磁泡薄膜 材料性能测试 芯片制备 中测及划片 装架及焊接 器件封装 器件测量 制备磁泡器件的工艺流程 磁性外延膜制备方法 磁性外延膜的制备方法主要有化学气相沉积和液相外延法 高频加热线圈 原料气体 基板 反应管 排气 溶液包 熔融原料 滑板 单晶基板 化学气相沉积（CVD）外延法 液相外延法 杭州电子科技大学 1.发展历程 1956年，美国IBM公司研制成的IBM350型硬磁盘存储器 1968年，美国IBM公司提出“温彻斯特/Winchester”技术，其要点是 将磁盘、磁头及其寻道机构等组装成一个组合体； 增加封闭防尘结构，与外界环境隔绝； 采用体积小、质量轻、负荷小的新型磁头； 盘片表面涂润滑剂，实行接触起停 “温盘”是现代绝大多数硬盘的原型 硬