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Co-Pt-P磁记录薄膜的制备及相关磁性能研究

作　者: 杨波
导　师: 秦高梧
学　校: 东北大学
专　业: 材料学
关键词: Co-Pt-P 相分离 磁记录介质 磁控溅射
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


随着硬盘记录面密度的提高,现有的Co-Cr-Pt合金记录介质遇到了超顺磁效应的限制。Co-Pt合金具有很高的垂直磁晶各向异性,但其晶粒间较强的交换耦合作用,限制了其作为磁记录介质的应用。研究高磁晶各向异性、低晶粒间交换耦合的新型磁记录介质有助于提高记录面密度、克服超顺磁效应。因此本论文研究Co-Pt-P三元合金体系的相分离行为和磁性能。由于不能直接向Co-Pt薄膜中磁控溅射P元素,因此本研究首先通过电沉积制备Co-P薄片作为溅射靶材。在制备Co-P薄片时发现,电流密度对镀层的形貌影响较大,对镀层中的P含量影响较小。随电流密度的增大,镀层越来越致密,当电流密度为1.5A/cm3时,镀层变为球形颗粒状。镀层中的P含量主要取决于镀液中H3PO3的浓度,与电流密度和电流方式关系不大。镀层的结构主要取决于镀层中P的含量。当P含量小于29at.%时,镀层为非晶态；当P含量大于34at.%时,镀层为晶态的C02P金属间化合物。本研究制备了一系列Co-Pt-P薄膜,并借助振动样品磁力计和X射线衍射技术,研究了P含量和基板温度对Co-Pt-P薄膜磁性能和晶体结构的影响。研究发现：(1)室温时,添加P元素对Co-Pt薄膜的矫顽力影响较大,随P含量的增多,薄膜的矫顽力先增大后突然减小。当P含量小于4at.%时,薄膜的矫顽力随P元素的增多而增大,并在P含量为4at.%时,薄膜的面内矫顽力获得最大值1525 Oe。当P含量大于5at.%时薄膜逐渐转变为非晶态,矫顽力随P含量增加逐渐下降,P含量为7at.%时薄膜完全非晶化。随P含量的增多,Co-Pt-P薄膜的饱和磁化强度略有降低。(2)随基板温度的升高,Co-12at.%Pt-2.3at.%P薄膜的矫顽力变化规律与Co-12at.%Pt随基板温度的变化规律相似,面内的矫顽力逐渐降低,垂直膜面的矫顽力上升。说明室温下溅射薄膜中添加少量的P是以固溶态存在于Co-Pt相中。(3)随基板温度的升高,Co-12at.%Pt-7at.%P薄膜由非晶态逐渐晶化。在基板温度为300℃时薄膜由晶态的永磁相和非晶态的软磁相组成,当基板温度为400℃,薄膜已经完全变为晶态。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-30
  1.1 磁记录概述  10-14
    1.1.1 硬盘发展历史与现状  10-11
    1.1.2 硬盘磁记录原理  11-12
    1.1.3 硬盘磁记录基本概念  12-14
  1.2 磁记录技术面临的问题及解决方法  14-18
    1.2.1 传统磁记录技术遇到的问题  14-15
    1.2.2 克服超顺磁效应的方法  15-18
  1.3 高密度磁记录介质的要求  18-23
    1.3.1 磁性能要求  18-20
    1.3.2 显微组织要求  20-22
    1.3.3 织构控制  22-23
  1.4 磁记录介质研究现状  23-26
    1.4.1 Co基合金  23-24
    1.4.2 稀土-过渡金属合金  24-25
    1.4.3 L1_0有序结构合金  25-26
  1.5 Co-Pt合金研究进展及本课题的创新性  26-30
    1.5.1 Co-Pt及Co-Pt-P研究现状  26-27
    1.5.2 本课题的创新性及研究内容  27-30
第二章 实验方法  30-36
  2.1 溅射薄膜制备  30-31
  2.2 电沉积Co-P靶材  31
    2.2.1 实验工艺  31
    2.2.2 实验步骤  31
  2.3 薄膜的性能表征  31-34
    2.3.1 薄膜厚度测量  31-32
    2.3.2 薄膜磁性测量  32-33
    2.3.3 薄膜结构、成分的表征  33-34
  2.4 实验过程  34-36
第三章 电沉积Co-P靶材  36-46
  3.1 引言  36
  3.2 电沉积原理  36-38
  3.3 电沉积Co-P研究进展  38-39
  3.4 实验过程  39-40
  3.5 实验结果与分析  40-44
    3.5.1 阴极材料对镀层形貌的影响  40
    3.5.2 电流方式对镀层形貌的影响  40-41
    3.5.3 阴极电流密度镀层形貌的影响  41-42
    3.5.4 阴极电流密度对P含量的影响  42-44
    3.5.5 Co-P镀层的晶体结构  44
  3.6 本章小结  44-46
第四章 Co-Pt及Co-Pt-P溅射薄膜研究  46-58
  4.1 引言  46
  4.2 实验过程及工艺  46-48
    4.2.1 实验过程  46
    4.2.2 薄膜中P,Pt含量的确定  46-48
  4.3 Co-12at.%Pt薄膜的磁性能  48-50
    4.3.1 基板温度对Co-12at.%Pt矫顽力的影响  48-50
  4.4 Co-12at.%Pt-P薄膜磁性能  50-57
    4.4.1 P含量对薄膜磁性能的影响  50-53
    4.4.2 基板温度对Co-12at.%Pt-P薄膜磁性的影响  53-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章 结论与展望  58-60
  5.1 结论  58-59
  5.2 课题展望  59-60
参考文献  60-66
致谢  66-68
硕士期间发表论文  68

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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