[发明专利]一种用于超高密度垂直磁记录介质的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超高密度垂直磁记录介质的制备方法，特别是提供了一种制备具有垂直膜面取向、磁性能优良、颗粒尺寸小于10nm等特点的L1₀-FePt薄膜的方法。

背景技术

在过去的几十年中，信息存储技术尤其是磁记录技术得到了飞速的发展，特别是自旋阀巨磁电阻磁头的应用，使得硬盘的面记录密度大幅度提高。对于传统的纵向磁记录硬盘，面密度升高会使薄膜产生较大的退磁场，所以无法适用于超高面密度的信息存储。而垂直磁记录方式，其退磁场沿垂直膜面方向，并随着记录密度的升高而减小，比较适合于超高密度的信息存储。此外，实现超高密度磁记录，必须使记录颗粒的尺寸尽量的小(一般小于10nm)，同时颗粒之间无磁耦合作用。由于磁性颗粒尺寸的减小，导致了薄膜磁性能尤其是矫顽力H_C、剩磁比M_r/M_S以及矫顽力矩形比S^*的下降，所以必须相应地提高薄膜的磁性能。换句话说，要实现超高密度磁记录，必须实现具有垂直膜面取向、磁性能优良(H_C、M_r/M_S、S^*等较高)、颗粒尺寸小于10nm的薄膜。

L1₀-FePt有序合金具有非常高的磁晶各向异性(K_u＝7×10⁶J/m³)，可以在颗粒尺寸为3nm时仍具有非常好的热稳定性，因此近年来成为倍受关注的磁记录介质材料而被广泛研究。为了实现上述目标，研究者们进行了很多研究工作。Takahashi等人在MgO(001)单晶基片上沉积较薄的FePt层，实现了具有垂直取向且H_C较高的薄膜(Y.K.Takahashi，K.Hono，T.Shima，et al.J.Magn.Magn.Mater.267，248(2003))，但基片温度必须高于600℃，不利于实现超高密度磁记录。Yang等人在MgO(001)单晶基片上，利用激光脉冲沉积的方法制备了晶粒尺寸为10nm、H_C为120kA/m、具有良好垂直取向的FePt/Ag颗粒膜(T.Yang，E.Ahmad，T.Suzuki.J.Appl.Phys.91，6860(2002))，但退火温度太高，薄膜的H_C太低，也不适合于磁记录。Shen等人利用RuAl做底层，实现了晶粒尺寸约为6nm、具有垂直取向的FePt薄膜(W.K.Shen，J.H.Judy，J.P.Wang.J.Appl.Phys.97，10H301(2005))，但这种薄膜在低温退火后薄膜的磁性能较低，难以适用于超高密度磁记录。Xu等人利用AlN作为FePt颗粒的母体，实现了磁性能很高、晶粒尺寸较小的纳米颗粒膜(X.H.Xu，X.L.Li，H.S.Wu.Vaccum 80，390(2006))，但是这种薄膜不具有垂直膜面取向，不适合于垂直磁记录。所以，到目前为止，很难既实现垂直膜面取向，低温退火后具有优良的磁性能，同时颗粒尺寸小于10nm的L1₀-FePt薄膜，这也是实现超高密度垂直磁记录的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备超高密度垂直磁记录介质的方法，利用磁控溅射方法制备FePt/Au多层膜，再经过后续热处理获得具有垂直膜面取向、磁性能优良、颗粒尺寸小于10nm的L1₀-FePt薄膜，以适用于超高密度垂直磁记录介质。

本发明具体技术方案如下：

利用磁控溅射，在干净的MgO(001)单晶基片上交替沉积铁铂FePt(5～20)和金Au(2.5～7)，制备出[铁铂FePt(5～20)/金Au(2.5～7)]_N多层膜，N为薄膜的周期数，取值范围为5～10。基片温度为100～450℃，溅射室本底真空度为1×10^-5～7×10^-5Pa，溅射时氩气压为0.9～1.6Pa。沉积完毕后，将薄膜降至室温，再放入真空退火炉中进行热处理，退火温度为470～700℃，退火时间为20分钟～4小时，退火炉本底真空度为2×10^-5～7×10^-5Pa。

上述方法中所述的在MgO(001)单晶基片沉积时，首先沉积FePt层，并可以9r/min～36r/min的速率旋转。