[发明专利]一种超高密度垂直磁记录磁性薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁记录、信息存储和再现信息记录等技术领域，特别涉及一种具有垂直方向强取向的超晶格结构磁记录金属薄膜技术领域。

背景技术

随着科学技术的进步，硬磁盘技术近十年来得到飞速发展，存储密度日新月异。2004年实验室磁记录密度已经达到了23Gb/cm²。磁记录密度的逐年提高，使得高密度硬盘的容量也加速递增，特别是应用了GMR自旋阀磁头，使得面记录密度大幅提高。随着磁头及驱动技术的提高，在高密度磁记录中，提高磁记录材料的记录性能已经成为研究焦点之一。

L1₀-CoPt有序薄膜合金材料由于有L1₀结构，同时具有极强的磁晶各向异性场（K_u=7×10⁶J/m³），极大强度地降低了超顺磁性出现的临界尺寸，因此近年来成为备受关注的磁记录介质材料而被广泛研究。但是要让L1₀-CoPt有序薄膜实际用于超高密度垂直磁记录仍然存在较多的困难，由于L1₀-CoPt相是一种在C轴方向Co和Pt原子层交互排列的有序结构，其磁各向异性来源于磁晶各向异性，C轴为磁化易轴，而一般通过溅射等成膜方法只能得到无序CoPt-fcc相，需要升高成膜温度或是退火来得到具有高磁各向异性的L1₀-CoPt相，遗憾的是热处理导致了晶粒的过分长大，使得晶粒间交换耦合作用增强；同时，为实现垂直记录的需要，必须实现CoPt薄膜的（00l）取向，而且应尽量减小各个晶粒取向的分布范围。为了克服及实现上述目标，研究者们进行了大量研究工作。目前已有国内学者（专利：200810056065.2）通过在MgO单晶基片上交替沉积FePt/Au多层膜制备出具有垂直膜面取向，较好磁性能的L1₀-FePt薄膜；文献（J. Mag. Mag. Mat., 286, 2005, 297）采用分子束外延生长方法将CoPt生长在[001]单晶MgO基片上，得到高的垂直各向异性能的L1₀-CoPt薄膜。但是这些制备方法生产成本均较高，沉积条件控制和设备要求严格，而且垂直方向上的取向强度不高，不利于工业化生产中的普通技术人员操作，因此不利于批量化生产。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种有效获得超高密度垂直磁记录磁性薄膜。

本发明所述薄膜的原子百分比组成为Co_1-x-yFe_xPtC_y，其中x=0.01~0.8，y=0.01~0.15，所述薄膜的厚度为300~800nm。

本发明利用磁控溅射法在单晶硅基片的背面引入恒磁场源，同时添加掺杂原子Fe和间隙原子C，有效提高和控制了薄膜在垂直方向的磁晶各向异性，所获得的薄膜具有垂直取向度高、矫顽力大和化学稳定性好等特点，而且工艺简单，易操作，适于工业大批量生产和应用。

本发明另一目的在于提供以上薄膜的制备方法。

在清洗后的单晶硅片的背面放置表面磁场强度为0.5~1T的永磁体，当磁溅射室内的背底真空度为3×10^-5~8×10^-5Pa、氩气气压为0.7~0.9Pa时开始进行CoFePtC磁溅射，在单晶硅片的正面形成Co_1-x-yFe_xPtC_y沉积薄膜，然后将单晶硅片放入真空退火炉中进行热处理。

本发明所述永磁体的恒磁场源为SmCo或NdFeB中的至少任意一种。

所述真空退火炉的真空度为1×10^-4~5×10^-4Pa，温度为400~800℃，退火时间为10~60min。

在进行所述磁溅射时，对单晶硅片进行5~45 r/min的速率旋转。

与现有的技术相比，本发明具有如下优点：

（1）掺杂了替代磁性原子Fe和间隙非磁性原子C的新型CoFePtC薄膜组成。通过利用Fe替代基体中Co原子和C原子进入CoPt基质晶格的间隙位置造成基质晶格失配，这可使CoPt基质产生强的晶格内应力，这种内应力将为CoPt薄膜的有序化提供动力，降低L1₀有序化转变温度，减小生产成本；