CN103440875A - 一种超高密度热辅助磁记录用FeRh/FePt双层薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种超高密度热辅助磁记录用FeRh/FePt双层薄膜及其制备方法 Download PDF

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本发明涉及一种超高密度热辅助磁记录用FeRh/FePt双层薄膜及其制备方法，所述薄膜由铁磁性高各项异性L10有序结构的FePt合金薄膜和有B2有序结构的FeRh合金薄膜组成；具体为：利用磁控溅射技术在单晶MgO（001）基板上沉积FeRh合金薄膜，溅射，退火，利用磁控溅射技术继续在沉积有FeRh薄膜的单晶MgO（001）基板上沉积FePt合金薄膜，本发明具有制备简单、性能好等优点，适合应用于具有外延取向的FeRh/FePt合金薄膜的制备。

Description

一种超高密度热辅助磁记录用FeRh/FePt双层薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种超高密度热辅助磁记录用FeRh/FePt双层薄膜及其制备方法。
背景技术
近年来，随着磁记录密度的飞速增长（平均每年增长60%）以及每比特成本（cost per bit）的降低，硬盘磁记录技术被应用到包括电子计算机在内的越来越多的领域，如视频音乐播放器、手机、家用电子设备等等。然而，磁记录密度的飞速增长也给传统的磁记录技术带来了新的挑战。通常，记录密度的提高主要是通过不断的减小记录薄膜中磁颗粒的尺寸得以实现。然而，平均颗粒尺寸的减小会导致磁化翻转热稳定因子（KUV/kBT:KU是磁各项异性；V是磁性颗粒的体积； kB波尔兹曼常数；T是温度）的降低。磁化翻转热稳定因子（KUV/kBT）越小，磁性颗粒的磁化就会由于热扰动而不稳定，当热稳定因子小于某一尺度时甚至室温的热能都可以使其磁化自动翻转，也就是所谓的超顺磁限制。通常,为使硬盘中存储的数据在10年之内不会因为热驱动退磁化而丢失，热稳定因子必须要大于60。为了获得较大的热稳定因子，颗粒尺寸的减小(V减小)可以通过增加磁各项异性KU，也就是提高磁记录介质的矫顽力（Hc）来补偿。然而，虽然有好几种潜在的磁记录介质材料(FePt、NdFeB、SmCo等)可以提供足够大的KU，但是现有的写入磁头所提供的磁场不能有效的翻转这些材料中磁性颗粒的磁化方向，而且自然界已知的磁头材料都不能提供这种超高磁场。这一系列因素使利用目前的垂直磁记录技术达到记录密度1TB/in2以上变得十分困难。
一种可能的解决方案是利用热辅助磁记录(HAMR=Heat Assisted Magnetic Recording)技术来实现高磁各项异性记录介质的数据写入。其原理就是采用激光作为辅助，在写入介质时，使用激光照射写入点，这样磁头就可以利用热能，从而在磁场强度小的情况下也能顺利进行写入操作，而随后的快速冷却又可以使已写入的数据变得稳定。这项技术理论上可以将存储密度提高到10TB/in2，即传统垂直记录技术的存储密度极限的10倍。
发明内容
本发明的目的主要在于针对热辅助超高密度磁记录，提供一种超高密度热辅助磁记录用FeRh/FePt双层薄膜的制备方法，并通过优化薄膜结构和制备工艺，获得具有垂直取向、磁性能优良的FePt/FeRh双层超晶格薄膜，以适用于未来超过密度垂直磁记录介质。
本发明提出的超高密度热辅助磁记录用FeRh/FePt双层薄膜，所述薄膜第一层为铁磁性高各项异性L10有序结构的FePt合金薄膜，第二层为具有B2有序结构的FeRh合金薄膜；两层薄膜之间通过交换耦合相互作用在一起，FeRh合金薄膜中Fe、Rh原子比为1：1，FeRh薄膜厚度为10nm~50nm；FePt合金薄膜中Fe、Pt原子比为1：1，FePt薄膜厚度为10nm~50nm。
本发明提出的超高密度热辅助磁记录用FeRh/FePt双层薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)利用磁控溅射技术在单晶MgO（001）基板上沉积FeRh合金薄膜，控制Fe、Rh原子比为1：1，FeRh薄膜厚度为10nm~50nm；溅射采用Fe50Rh50合金靶材，溅射时控制单晶MgO（001）基板温度为300~500℃，溅射腔的背底真空度为0.7×10-5~5×10-5Pa，溅射时氩气气压为1~20Pa；溅射过程中，单晶MgO（001）基板以5转/分钟~30转/分钟的速率旋转；
(2)溅射结束后，将单晶MgO（001）基板原位退火，退火温度为400~700℃，退火时间为0.5~2小时；
(3)退火结束后，利用磁控溅射技术继续在沉积有FeRh薄膜的单晶MgO（001）基板上沉积FePt合金薄膜，控制Fe、Pt原子比为1：1，FePt薄膜厚度为10nm~50nm；溅射采用Fe50Pt50合金靶材，其在溅射时基板温度为450~500℃；溅射腔的背底真空度为0.7×10-5~5×10-5Pa，溅射时氩气气压为1~20Pa。在溅射过程中，基板以5转/分钟~30转/分钟的速率旋转。
本发明中，申请人发明了一种新颖的磁记录薄膜介质。在这一新的薄膜介质中，第一层为铁磁性高各项异性L10有序结构的FePt合金薄膜，第二层为具有B2有序结构的FeRh合金薄膜。两层薄膜之间通过交换耦合相互作用在一起。在近等原子比成分附近，FeRh合金常温下为反铁磁性。当温度升高到一个关键温度（相变温度，Tcritical）时, FeRh合金开始转变为铁磁性并一直保持到居里温度（TC-FeRh）。这一反铁磁/铁磁相变为一次有序相变。对Fe50Rh50合金来说，其反铁磁/铁磁相转变温度接近于室温，但是通过参杂少量的Pt(或者Ir)，可以把相变温度提高到200度左右，且并不显著降低合金的磁化强度。
FeRh合金这一独特的行为使FePt/FeRh垂直取向双层薄膜在热辅助超高密度磁记录上的应用变得十分可行：在写入过程中，把FePt/FeRh双层薄膜加热到写入温度TW(TCritical<TW< TC-FeRh)，在这一温度，FeRh薄膜层为铁磁性，通过与FePt层之间的交换耦合作用，可以显著的降低FePt/FeRh双层薄膜体系的矫顽力（大大低于FePt单层膜的矫顽力）。由于FeRh合金的磁各项异性KU远小于FePt合金，而磁化强度（MS）相差不大，因此在FePt/FeRh双层薄膜介质中，FeRh层所提供的磁矩能够有效的帮助高磁各项异性的FePt层在远低于居里温度的条件下实现磁化翻转。
本发明中，我们使用了单晶MgO（001）基板，主要是为了实现FeRh/FePt薄膜的外延生长以及垂直取向，获得较为完美的有序结构。因而本发明具有制备简单、性能好等优点，适合应用于具有外延取向的FeRh/FePt合金薄膜的制备。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1
首先将单晶MgO（001）基板利用超声清洗装置在酒精溶液中清洗，并用压缩空气吹干。用镊子将清洗吹干后的MgO基板安放在溅射室样品底座上。待溅射腔背底真空达到2×10-5Pa时利用射频磁控溅射技术在洁净的MgO基板上通过溅射技术沉积FeRh合金薄膜，Fe、Rh原子比为1：1，其厚度在20nm。在溅射时，基板温度为350℃。溅射时氩气气压为3Pa。溅射结束后，将基板原位退火1.5小时，退火温度为650℃。退火之后，继续利用磁控溅射在沉积有FeRh薄膜的基板上沉积FePt合金薄膜，Fe、Rh原子比为1：1，其厚度在40nm。在溅射时，基板温度为450℃。溅射时氩气气压为5Pa。在整个溅射过程中，基板以20转/分钟的速率旋转。
经检测，制备出的薄膜具有（001）的外延垂直取向，且FePt层具有L10有序结构，FeRh层具有B2有序结构。
实施例2
首先将单晶MgO（001）基板利用超声清洗装置在酒精溶液中清洗，并用压缩空气吹干。用镊子将清洗吹干后的MgO基板安放在溅射室样品底座上。待溅射腔背底真空达到1×10-5Pa时利用射频磁控溅射技术在洁净的MgO基板上通过溅射技术沉积FeRh合金薄膜，其厚度在10nm。在溅射时，基板温度为450℃。溅射时氩气气压为1Pa。溅射结束后，将基板原位退火2小时，退火温度为550℃。退火之后，继续利用磁控溅射在沉积有FeRh薄膜的基板上沉积FePt合金薄膜，其厚度在50nm。在溅射时，基板温度为450℃。溅射时氩气气压为10Pa。在整个溅射过程中，基板以15转/分钟的速率旋转。
经检测，制备出的薄膜具有（001）的外延垂直取向，且FePt层具有L10有序结构，FeRh层具有B2有序结构。
实施例3
首先将单晶MgO（001）基板利用超声清洗装置在酒精溶液中清洗，并用压缩空气吹干。用镊子将清洗吹干后的MgO基板安放在溅射室样品底座上。待溅射腔背底真空达到2×10-5Pa时利用射频磁控溅射技术在洁净的MgO基板上通过溅射技术沉积FeRh合金薄膜，其厚度在30nm。在溅射时，基板温度为300℃。溅射时氩气气压为5Pa。溅射结束后，将基板原位退火2小时，退火温度为700℃。退火之后，继续利用磁控溅射在沉积有FeRh薄膜的基板上沉积FePt合金薄膜，其厚度在30nm。在溅射时，基板温度为500℃。溅射时氩气气压为15Pa。在整个溅射过程中，基板以10转/分钟的速率旋转。
经检测，制备出的薄膜具有（001）的外延垂直取向，且FePt层具有L10有序结构，FeRh层具有B2有序结构。
实施例4
首先将单晶MgO（001）基板利用超声清洗装置在酒精溶液中清洗，并用压缩空气吹干。用镊子将清洗吹干后的MgO基板安放在溅射室样品底座上。待溅射腔背底真空达到5×10-5Pa时利用射频磁控溅射技术在洁净的MgO基板上通过溅射技术沉积FeRh合金薄膜，其厚度在40nm。在溅射时，基板温度为400℃。溅射时氩气气压为10Pa。溅射结束后，将基板原位退火2小时，退火温度为600℃。退火之后，继续利用磁控溅射在沉积有FeRh薄膜的基板上沉积FePt合金薄膜，其厚度在20nm。在溅射时，基板温度为500℃。溅射时氩气气压为20Pa。在整个溅射过程中，基板以5转/分钟的速率旋转。
经检测，制备出的薄膜具有（001）的外延垂直取向，且FePt层具有L10有序结构，FeRh层具有B2有序结构。
实施例5
首先将单晶MgO（001）基板利用超声清洗装置在酒精溶液中清洗，并用压缩空气吹干。用镊子将清洗吹干后的MgO基板安放在溅射室样品底座上。待溅射腔背底真空达到5×10-5Pa时利用射频磁控溅射技术在洁净的MgO基板上通过溅射技术沉积FeRh合金薄膜，其厚度在50nm。在溅射时，基板温度为500℃。溅射时氩气气压为20Pa。溅射结束后，将基板原位退火2小时，退火温度为500℃。退火之后，继续利用磁控溅射在沉积有FeRh薄膜的基板上沉积FePt合金薄膜，其厚度在10nm。在溅射时，基板温度为500℃。溅射时氩气气压为10Pa。在整个溅射过程中，基板以30转/分钟的速率旋转。
经检测，制备出的薄膜具有（001）的外延垂直取向，且FePt层具有L10有序结构，FeRh层具有B2有序结构。

Claims (2)

1.一种超高密度热辅助磁记录用FeRh/FePt双层薄膜，所述薄膜第一层为铁磁性高各项异性L10有序结构的FePt合金薄膜，第二层为具有B2有序结构的FeRh合金薄膜；两层薄膜之间通过交换耦合相互作用在一起，FeRh合金薄膜中Fe、Rh原子比为1：1，FeRh薄膜厚度为10nm~50nm；FePt合金薄膜中Fe、Pt原子比为1：1，FePt薄膜厚度为10nm~50nm。
2.一种如权利要求1所述的超高密度热辅助磁记录用FeRh/FePt双层薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)利用磁控溅射技术在单晶MgO（001）基板上沉积FeRh合金薄膜，控制Fe、Rh原子比为1：1，FeRh薄膜厚度为10nm~50nm；溅射采用Fe50Rh50合金靶材，溅射时控制单晶MgO（001）基板温度为300~500℃，溅射腔的背底真空度为0.7×10-5~5×10-5Pa，溅射时氩气气压为1~20Pa；溅射过程中，单晶MgO（001）基板以5转/分钟~30转/分钟的速率旋转；
(2)溅射结束后，将单晶MgO（001）基板原位退火，退火温度为400~700℃，退火时间为0.5~2小时；
(3)退火结束后，利用磁控溅射技术继续在沉积有FeRh薄膜的单晶MgO（001）基板上沉积FePt合金薄膜，控制Fe、Pt原子比为1：1，FePt薄膜厚度为10nm~50nm；溅射采用Fe50Pt50合金靶材，其在溅射时基板温度为450~500℃；溅射腔的背底真空度为0.7×10-5~5×10-5Pa，溅射时氩气气压为1~20Pa；溅射过程中，基板以5转/分钟~30转/分钟的速率旋转。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104318932A (zh) * 2014-10-29 2015-01-28 西南大学 相变温度和矫顽力都可调的磁存储介质薄膜及其制作方法
CN105374374A (zh) * 2015-10-30 2016-03-02 钢铁研究总院 一种高密度低成本磁记录介质FeNi合金及其制备方法
CN105679339A (zh) * 2014-11-17 2016-06-15 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种应力辅助磁存储器件、其制备方法以及磁场写入方法
US10741749B2 (en) 2017-08-21 2020-08-11 National University Of Singapore Spin orbit torque-based spintronic devices using L10-ordered alloys
CN112893834A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 东北大学 L10-FePt@PtBi2/Bi核壳结构纳米颗粒及其一步合成方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005285186A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Hitachi Maxell Ltd 磁気記録媒体の製造方法およびそれにより製造された磁気記録媒体
CN1741142A (zh) * 2005-07-06 2006-03-01 北京科技大学 用表面活化剂改善L10－FePt薄膜性能的方法
CN101217041A (zh) * 2008-01-11 2008-07-09 北京科技大学 一种用于超高密度垂直磁记录介质的制备方法
CN102779533A (zh) * 2012-07-19 2012-11-14 同济大学 一种相变温度可调的FeRhPt复合薄膜及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005285186A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Hitachi Maxell Ltd 磁気記録媒体の製造方法およびそれにより製造された磁気記録媒体
CN1741142A (zh) * 2005-07-06 2006-03-01 北京科技大学 用表面活化剂改善L10－FePt薄膜性能的方法
CN101217041A (zh) * 2008-01-11 2008-07-09 北京科技大学 一种用于超高密度垂直磁记录介质的制备方法
CN102779533A (zh) * 2012-07-19 2012-11-14 同济大学 一种相变温度可调的FeRhPt复合薄膜及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WEI LU ET AL: "Magnetic properties of epitaxial-grown exchange-coupled FePt/FeRh bilayer films", 《APPL PHYS A》, 16 March 2012 (2012-03-16) *
WEI LU ET AL: "Magnetic properties of epitaxial-grown exchange-coupled", 《APPL PHYS A》, 16 March 2012 (2012-03-16) *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104318932A (zh) * 2014-10-29 2015-01-28 西南大学 相变温度和矫顽力都可调的磁存储介质薄膜及其制作方法
CN105679339A (zh) * 2014-11-17 2016-06-15 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种应力辅助磁存储器件、其制备方法以及磁场写入方法
CN105679339B (zh) * 2014-11-17 2018-11-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种应力辅助磁存储器件、其制备方法以及磁场写入方法
CN105374374A (zh) * 2015-10-30 2016-03-02 钢铁研究总院 一种高密度低成本磁记录介质FeNi合金及其制备方法
US10741749B2 (en) 2017-08-21 2020-08-11 National University Of Singapore Spin orbit torque-based spintronic devices using L10-ordered alloys
CN112893834A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 东北大学 L10-FePt@PtBi2/Bi核壳结构纳米颗粒及其一步合成方法
CN112893834B (zh) * 2021-01-20 2021-12-21 东北大学 L10-FePt@PtBi2/Bi核壳结构纳米颗粒及其一步合成方法

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