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FePt薄膜L1_0有序化控制

李航  
【摘要】: 具有L1_0有序结构的FePt薄膜由于具有很高的磁晶各向异性常数成为新一代超高密度磁记录介质材料。而有序化温度高是制约该薄膜实际应用和发展的一个瓶颈,如何加速FePt薄膜的有序化过程,降低有序化温度对于促进该薄膜的实际应用具有非常重要的意义。这需要探索一些新的降低FePt薄膜有序化温度的新技术。本文针对降低FePt薄膜有序化温度这个研究课题开展了以下两方面的研究工作。 在FePt薄膜和Si/SiO_2基片之间引入Ni_3Al过渡层,采用X射线衍射分析、透射电子显微分析等技术对比研究具有不同厚度Ni_3Al过渡层以及没有Ni_3Al过渡层的FePt薄膜的有序化过程,研究结果表明,380℃温度退火下,具有1.7 nm厚的Ni_3Al过渡层的FePt薄膜的有序化度S=0.54和矫顽力Hc=1.56 kOe明显高于不含Ni_3Al过渡层的有序度S=0.35和矫顽力Hc=703 kOe,这表明引入Ni_3Al过渡层明显的促进了FePt薄膜的有序化。且随着Ni_3Al厚度的增加FePt薄膜的有序度增加,在5 nm时达到顶点。Ni_3Al层的存在促进FePt薄膜有序化的原因可能是由于该界面与FePt薄膜在退火过程中因热膨胀系数不同,产生了应力,这种应力促进了薄膜中原子的输运,进而促进了低温下的有序化。 通过控制Fe-Pt复合靶的成分比例同时改变溅射气压,在保持FePt薄膜成分不变的前提下减小原始态FePt薄膜的晶粒尺寸到das=3.5 nm,从而将原始态FePt薄膜中晶界的含量增加到46 %。研究结果表明,原始态FePt薄膜晶界数量的增加促进了FePt薄膜的有序化。晶界增加促进FePt薄膜的有序化是由于原始态晶粒尺寸的减小增加了FePt薄膜中的晶界,晶界的增加促进了有序畴的形核,最终提高了有序畴的形核数量,进而促进了有序化进程。


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