高密度磁记录用部分晶化钡铁氧体薄膜烤炉

高密度磁记录用部分晶化钡铁氧体薄膜*

高密度磁记录用部分晶化钡铁氧体薄膜* 2011年12月09日 来源： Partially Crystallized Ba-Ferrite Thin Films for High Density Magnetic RecordingBai Jianmin， Liu Xiaoxi， Xie Tian， Wei Fulin， Yang ZhengResearch Insitute of Magnetism and Magnetic Materials，Lanzhoou University，Lanzhou 730000Mitsunori MatsumotoDepartment of Information Engineering，Shinshu University，500 Wakasato，Nagano 380，Japan　　ABSTRACT Partially crystallized Ba-ferrite thin films were prepared by the strict controlling of the rapid thermal annealing time for as-deposited amorphous thin films．Atom Force Microscopy （AFM） examination revealed that the partially crystallized thin films have a smoother surface compared with fully crystallized samples．VSM measurement shown that the films have a very small ΔM value which corresponds to low magnetostatic coupling between the magnetic grains separated by the nonmagnetic amorphous phase．　　KEY WORDS Ba-ferrite thin films，sputtering，ΔM value，partially crystallized1　引言　　为了提高磁记录密度，不仅要求磁记录介质具有优异的磁性能，而且还要具有超高密度接触记录所要求的机械及化学性能［1］。在满足这些条件的材料中，钡铁氧体薄膜被认为是极具潜力的高密度磁记录媒体。但是同钴合金薄膜介质相比，钡铁氧体薄膜的表面是比较粗糙的。因此，很多人都致力于制备完全晶化的小晶粒铁氧体膜［2～4］。　　对于具有单轴磁晶各向异性的无相互作用的单畴粒子集合体，Wohlfarth认为［5，6］，总有下式成立：Md（H）＝Mr（∞）－2Mr（H）其中，Mr（H）为等温剩磁(isothermal remanent magnetization），Md（H）为直流退磁剩磁(dc demagnetization remanence）。为定量描述磁记录介质中粒子(单畴或多畴)间的相互作用，Mayo等［7］引入了微分剩磁ΔM，即：ΔM＝md（H）－［1－2mr（H）］（md（H）和mr（H）分别为Md（H）和Mr（H）对Mr（∞）的归一化值)作为体系中粒子间相互作用的直接度量。Speliotis等人的研究结果表明［8］，较大的ΔM值会导致记录介质的噪音随记录密度的提高而增大。而一般的薄膜介质都具有较大的ΔM值。通常认为，大的ΔM值主要来源于粒子间较大的相互作用。降低记录介质的ΔM值是制备具有良好信噪比的磁记录介质的关键所在。　　本文着重讨论了部分晶化的BaM薄膜的制备，并研究了粒子间的相互作用对ΔΜ值的影响。2　实验方法　　用直流对靶溅射装置在SiO2／Si基片上制备了厚度约180nm的BaM铁氧体薄膜。靶采用具有正分化学计量比的烧结BaM铁氧体（BaO.6Fe2O3）圆饼。溅射气压为0．266Pa，且氧气分压为0．0266Pa。首先在不加热的基片上沉积一层无磁性的非晶态薄膜，然后通过严格控制热处理时间，在900℃的空气中对这种沉积态薄膜进行不同程度的热处理，便得到了晶化程度不同的样品。　　用X射线衍射仪（XRD）研究薄膜的结晶性能，用原子力显微镜（AFM）观察薄膜的表面构造，用振动样品磁强计（VSM）测量薄膜的磁性。3　结果与讨论　　图1给出了在900℃下不同热处理时间得到的BaM铁氧体薄膜的X射线衍射谱。热处理时间为40秒时，没有出现任何峰；当热处理时间大于45秒时，便出现了六角BaM晶粒的衍射峰，且衍射峰的强度随热处理时间的延长而增强。由此可见，沉积态薄膜是非晶态的，随热处理时间的增加，晶化程度也提高。对于经45秒热处理的薄膜，主要出现来自c平面的衍射峰。作为BaM粉末衍射峰主峰的（107）峰，其强度是随热处理时间的增加而增强的。这说明，BaM沿c平面更容易生长。图1　900℃时不同热处理时间下得到的BaM薄膜的X射线衍射谱　　图2给出了沉积态薄膜经不同时间热处理后的薄膜表面的原子力显微镜照片。沉积态薄膜具有光滑的表面，同时从图2可以看到，随热处理时间的增加，会出现晶化程度及小范围的粗糙程度的增大。热处理时间为45秒时，在图中只发现了片状粒子，其典型直径大约为45nm，而且粒子的边界也比较模糊。扫描电镜截面观察表明，粒子是呈柱状的，且c轴与膜面垂直。对于经1200秒热处理后的薄膜，其粒子的典型尺寸大约为350nm×150nm。这表明，随热处理时间的增加，粒子尺寸急剧增大。同时，由图2可以看到，当热处理时间为60秒或更长时，可同时观察到柱状和片状粒子，即有许多片状粒子的c轴并不与膜面垂直，这说明并非所有的粒子都是一致取向的。但从数量上来说，随热处理时间的增加，c轴垂直于膜面的粒子是占多数的。激光去除痣后留下凹坑怎么办

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