新一代磁记录材料L10FePt

新一代磁统计材料L10FePt/MgO/CrRu薄膜最优化
摘要:L10 FePt 在Si/CrRu/MgO/FePt结构si基底溅射。磁性和微观结构性质经过改变FePt溅射压强,温度和三层膜厚度, FePt 在1.33Pa,厚度4nm下溅射,在CrRu和MgO衬底层上,其分别为10nm和2nm,就能生长出比1.8T更高高矫顽力薄膜。

图案介质,热辅助磁统计,三维多层磁统计。在保持有良好热血稳定性时,高磁晶各向异性7*107 ergs/cm 3 许可晶粒尺寸小于多个纳米。已经被证实,L10-FePt能取得高于10T矫顽力。然而为了取得L10相就得进行退火处理或在提升基底温度下溅射。部分衬底层已经被研究到能够降低有序温度和面内贡献变量,所以能够加速有序化相变温度和引发001择优取向。然而,衬底层嫩给出最好结果是CrRu,原子组成为90%和10%。这个工作中,溅射压强,建设温度,FePt层厚度,和衬底层厚度全部被研究以优化高矫顽力FePt薄膜进程。2细节。

5个fePt薄膜系列,在Si基底上用一比1.3*10-5 基础压强。表1是每个系列薄膜结构和参数。CrRu在300℃,0.4Pa下溅射,MgO在0.67Pa。90℃溅射。系列1FePt在不一样压强下溅用直径3英寸靶磁控溅射进行。CrRudc 115W, MgO rf 270W, FePt dc 75W.整个系列

结果:
1和2显示了系列1FePt薄膜磁滞回线和XRD图样。在1.33Pa和2.00Pa溅射样品给出了1.75T高矫顽力。3.33Pa溅射时有最低矫顽力,1.05T。0.67Pa时溅射造成1.45T矫顽力。

当4个样品FePt（001）峰全部可分辨时,在1.33和2.00Pa下溅射样品FePt（200）/（002）

峰要比在0.67和3.33Pa下溅射要尖锐很多。3显示了在不一样工作压强下溅射FePt薄膜

表面粗糙程度和溅射速率。溅射压强增加,表面粗糙度也随之增加。4证实了溅射压强和磁畴尺寸没相关系。

3.2FePt溅射温度
5和6显示了系列2FePt薄膜面外磁滞回线和XRD图样。从XRD分析,在350℃FePt（001）峰能够观察到。在这温度时,磁滞回线显示出良好矩形和垂直磁化。然而矫顽力只有0.4T。当FePt层在450℃溅射时,矫顽力增加到1.2T。温度深入增加至550,和650时,造成矫顽力分别为1.75和1.85.有趣是,CrRu（002）当样品用高温加热时,其变更宽广和强度降低。这证实了高温下样品能破坏CrRu（002）结构。

3.3FePt厚度
在3D多层磁统计中,每一统计层磁矩全部应该是在其上统计层两倍。这就确保产生磁信号当磁性层在反方向磁化时不会丢失。许可每一个统计层能够形成一个可辨识读出信号。对于如此,系列3FePt膜厚就选成2,4,8,16nm。系列3磁滞回线和XRD图样在图7和8分别显示。系列1和25nm’FePt数据也为了比较而添加。在4和8nm时膜厚。FePt薄膜显

示了比1.8T更大矫顽力。然而,当膜厚增加到16nm,矫顽力跌至1.4T。当膜厚只有2nm,

磁致伸缩引发薄膜易轴磁化在面内,这被磁滞回线成核场所证实。图9是MFM图,畴壁边界在9（a）比9（b）-（d）更清楚。图10显示了系列3ＡＦＭ。２ｎｍＦｅＰｔ膜厚样品粗糙程度是０.９６３ｎｍ,当ＦｅＰｔ增加到４ｎｍ时,表面程度降低到０.７８４ｎｍ。

当ＦｅＰｔ膜厚增加到８和１６ｎｍ时,, 粗糙度又增加到
1.127nm和1.235nm、图10也说明了FePt膜厚理想是4nm,展示了最低表面粗糙度。10（a）更高表面粗糙度源于FePt层,
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3.4衬底层膜厚
11显示了系列4改变CrRu衬底层厚度FePt面外磁滞回线,12 显示了系列5改变MgO夹层厚度FePt薄膜面外磁滞回线。用一5nmCrRu衬底层厚度feP薄膜展示了和没有CrRu衬底层时相同矫顽力,然而,1.8T矫顽力FePt薄膜是在10nmCrRu层上取得。因为MgO厚度对FePt薄膜没有影响,可能会在12nm衬底层上长出1.8T矫顽力FePt薄膜。对使用软磁沉底垂直统计,来自于统计磁头磁通量借助于介质进入软磁层然后又返回统计磁头。如13.所以,将将写磁头和SUL间间隙厚度降低到最小是很关键,因为降低间隙厚度将会增加最大可达成场。假设FePt厚度为5nm。MgO厚度2nm,飞行高度2nm,然后降低CrRu层从30nm

到10nm。

4总结经过改变FePt溅射压强和温度,和FePt,MgO, CrRu层厚度来进行FePt薄膜磁性和微结构性
顽力薄膜有4nm和8nm厚度。4nmFePt厚度源于最低表面粗糙度。系列4和5证实了只
有12nm种子层对于得到高于1.8T矫顽力FePt薄膜是必需。