一步法制备L1_0相FePt纳米颗粒

以乙酰丙酮铁(Fe(acac)3)和氯铂酸(H2PtCl6.6H2O)分别作Fe源和Pt源,三缩四乙二醇(TEG)作溶剂和还原剂,聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)作表面活性剂,通过多元醇还原法制备出单分散的FePt纳米颗粒。通过X射线衍射仪(XRD)及透射电子显微镜(TEM)分析表明,所制备的FePt纳米颗粒形状近似球形,分散性较好,平均颗粒粒径约为5.5nm。通过振动样品磁强计(VSM)分析显示所制备FePt纳米颗粒矫顽力为37.64kA/m,这意味着FePt纳米颗粒部分转变为面心四方相(L10相)。

Ti含量对FePt/Ti_x(FePt)_(100-x)薄膜微结构和磁特性的影响

应用直流对靶磁控溅射法在玻璃基片上沉积了FePt/Tix(FePt)100-x薄膜,并在真空中进行原位退火.研究表明,衬底层Ti含量对FePt/Tix(FePt)100-x薄膜的微结构和磁特性影响很大.在退火温度为550℃,衬底层中的Ti含量为78%条件下,FePt形成了高度有序的L10织构,表面颗粒尺寸分布均匀,粒径减小到11 nm,矫顽力达到最大.

FePt/Cu多层膜化降低L1_0-FePt有序化温度

采用直流磁控溅射方法制备FePt/Cu多层膜,再经不同温度下真空热处理得到有序L10-(FePt)100-xCux薄膜.结果表明,Cu的添加可以降低FePt薄膜有序化温度.[FePt(4nm)/Cu(0.2nm)]10多层膜在350℃热处理1h后,有序度增至0.6,矫顽力达到421kA/m.对插入极薄Cu层促进有序化在较低的温度下进行的热力学和动力学因素进行了讨论.

C/FePt/Fe纳米薄膜的微结构和磁特性

利用超高真空磁控溅射方法制备了一系列不同C层厚度的C/FePt/Fe纳米薄膜,然后进行原位高温退火。应用X射线衍射仪(XRD)分析了样品的晶体结构,利用扫描探针显微镜(SPM)观测了表面形貌和磁畴结构,通过振动样品磁强计(VSM)测量了磁性。结果表明,薄膜的微结构和磁特性随C覆盖层厚度的变化有着非常显著的变化。C的加入使样品表面更加光滑,使10 nm厚的C覆盖层样品获得了0.3 nm的粗糙度和3.8 nm的颗粒尺寸。C覆盖层减弱了磁性颗粒间的磁偶极作用,同时减弱了磁性颗粒间的交换耦合作用,提高了L10织构的有序化程度,进而增大了样品的矫顽力,矫顽力达到了987 kA/m。

磁场热处理对FePt薄膜结构和磁性的影响

采用磁控溅射方法在表面氧化的Si(100)基片上制备了厚为70nm的FePt薄膜,在不同温度下于磁场中进行热处理,利用X线衍射仪、振动样品磁强计和原子力显微镜对样品进行分析,研究磁场热处理对FePt薄膜结构和磁性的影响。结果表明:磁场热处理有助于FePt薄膜的无序-有序相转变,在0.4MA/m磁场中,经过500℃热处理的FePt薄膜的有序化程度提高,平行和垂直膜面的矫顽力增大;磁场热处理能够抑制磁性颗粒的团聚,使薄膜中的磁性颗粒分布均匀,薄膜表面的粗糙度降低。

缓冲层Ta对FePt薄膜L1_0有序相转变及矫顽力的影响

制备了Ta/FePt/C系列多层膜,研究了样品在不同温度退火后的磁特性和微结构.实验结果表明,不同厚度的Ta缓冲层具有不同的微结构特征,显著影响FePt层的L10有序相的形成及相应的矫顽力.当Ta缓冲层较薄,Ta层为非晶态,且较为粗糙,由此使FePt在界面处产生较多的缺陷并导致较高密度的晶界,在退火过程中,受束缚相对较弱的非晶态的Ta原子比较容易沿FePt的缺陷和晶界处向FePt层扩散,使FePt在相变过程中产生的应力比较容易释放,同时,Ta在扩散过程中产生的缺陷,降低了FePt有序化的转变势垒,在较低温度下便形成有序相,因而在合适的Ta层厚度下(1—2nm),样品的矫顽力较之无Ta缓冲层的情形可增强数倍甚至一个数量级.随着Ta缓冲层厚度的增加,其粗糙度减小,随后晶态结构亦开始形成,Ta原子大多被自身晶格束缚,于是Ta缓冲层对FePt的有序相转变以及矫顽力的影响显著减小直至基本消失.

利用FeAl下底层在低温条件下制备L1_0相FePt纳米颗粒

用FeAl合金作为下底层,用MgO作为中间层,在MgO(001)基片上生长了FePt薄膜.对FeAl下底层在300℃以上进行热处理,可以使其相结构转变为有序的B2相.热处理温度为400℃时,FeAl下底层内因热运动产生的空位没有在表面发生聚集,因而其表面最为平整.由于MgO,FeAl和FePt三者间良好的晶格匹配关系,使得FePt薄膜的生长具有垂直取向.FeAl下底层可以有效地降低FePt薄膜的相转变温度,而MgO中间层可以有效地避免层间扩散.在400℃的较低温度条件下,获得了尺寸约为10nm的垂直取向L10相FePt均匀颗粒,室温矫顽力达到～20kOe.这种薄膜有希望应用于垂直磁记录介质.

超高密度磁记录介质的研究进展

总结了近年来超高密度磁记录介质的研究概况,着重介绍了垂直磁记录介质中L10相FePt薄膜的研究方法,并认为L10相FePt薄膜将会成为高密度磁盘记录介质的主流。倾斜磁记录、热辅助磁记录、图案记录等存储技术,目前处于实验室研究阶段,但是有望突破垂直磁记录的超顺磁极限,实现超高密度磁记录。

耐高温垂直取向FePt连续薄膜的表面形貌与磁性

用磁控溅射法在加热到400℃的MgO(001)单晶基片上沉积了总厚度为25nm的[Fe(0.6nm)/Fe30.5Pt69.5(1.9nm)]10多层连续薄膜,总成分配比为Fe50Pt50.然后对其在[500,900]℃温度范围进行真空热处理,分析了热处理温度对薄膜表面形貌、晶体结构以及磁特性的影响.结果表明,在加热基片上生长的FePt薄膜,层间已经发生扩散,形成无序的A1相.经过700℃以上的高温热处理,薄膜转变为具有(001)织构的L10相FePt合金,易磁化轴沿垂直于膜面的方向,有序度大于0.85,单轴磁晶各向异性能约2.7×107erg/cc.利用扩散后残存的周期性微弱成分起伏,可以使薄膜在800℃以下保持形貌连续.用原子力显微镜对薄膜表面进行观察证实,在780℃进行热处理,薄膜的表面最平整.这种优质的连续薄膜可以应用于微加工制作超高密度垂直磁记录阵列介质.

室温生长MgO底层诱导(001)取向FePt薄膜的有序化过程对FePt成分的依赖

室温下通过磁控溅射在表面热氧化的Si基片上生长了MgO/FexPt100-x双层膜和FexPt100-x单层膜系列样品,FexPt100-x的原子成分x=48—68.研究了热处理前后不同成分FePt薄膜的晶体结构和磁性的变化,尤其是MgO底层的引入对FePt的晶体结构和磁性的影响.实验结果显示,直接生长在基片上的FePt薄膜具有较强的(111)织构,而经过MgO底层诱导,所有不同成分的制备态FePt薄膜都表现出一定的(001)取向.热处理后,单层膜样品的强烈(111)织构基本不变,当Fe和Pt接近等原子比即52∶48时,薄膜最容易发生有序化;对于生长在MgO底层的FePt薄膜,所有样品的(001)织构在退火后显著增强,有序化对FePt成分的依赖完全不同于单层膜的情形.当Fe和Pt原子比为59∶41时,生长在MgO底层上的FePt薄膜最容易有序化,表现出非常好的垂直易磁化特性,通过MgO底层对FePt薄膜微结构进而对其有序化的影响,对此进行了解释.