新一代磁记录材料L10 FePt
沉积厚度对L10-FePt薄膜(001)织构和磁性的影响
ｏ ｘ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄ Ｓ ｉ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｎ ｅ ａ ｌ ｅ ｄ ａ ｔ ６ ０ ０℃ ｆ ｏ ｒ １ ｈ ｉ ｎ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｔ ｏ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ Ｌ１ ｏ — Ｆ ｅ Ｐ ｔ ｆ ｉ ｌ ｍｓ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ Ｘ － ｒ ａ ｙ ｄ ｉ ｆ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ Ｌ１ ｎ — Ｆｅ Ｐ ｔ ｆ ｉ ｌ ｍｓ ｈ ａ ｖ ｅ ａ （ ０ ０ １ ）ｔ ｅ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｒ ｏ ｂ ｖ ｉ ｏ ｕ ｓ ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ ｉ ｎ （ ０ ０ １ ）
关键 词 ： Ｆ ｅ Ｐ ｔ 薄膜 ；厚度 ；织构 ；磁 性
中图分 类号 ： ０４ ８ ２ ． ５ 文献 标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ １ — ５ ４ ８ ９ （ ２ ０ １ ３ １ ０ ６ 一 ｌ １ ４ ３ — ０ ５
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｄｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ（ ｏ ｏ Ｊ ）Ｔｅ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ
ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ， ｗ ｈｉ ｌ ｅ ｔ ｈｅ ｏｕ ｔ — ｏｆ — ｐ ｌ ａ ｎｅ ｃ ｏ ｅ ｒ ｃ ｉ ｖｉ ｔ ｙ ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｎｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｎ ｄｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｆ ｉ ｌ ｍ
Ｊｉ ｌ ｉ ｎ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｓｉ ｐ ｉ ｎ ｇ １ ３ ６ ０ ０ ０，Ｊｉ ｌ ｉ ｎ Ｐｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
FePt磁性纳米粒子的制备及性能研究中期报告
FePt磁性纳米粒子的制备及性能研究中期报告1. 研究背景FePt磁性纳米粒子是一种具有广泛应用前景的磁性材料，具有优异的磁性能和高温稳定性能。
在磁存储、生物医学和化学催化等领域具有重要的应用价值。
因此，研究FePt磁性纳米粒子的制备方法和性能是当前材料科学和物理学的研究热点之一。
2. 研究目的本研究旨在通过改变FePt纳米粒子的合成条件和后处理方法，探究对FePt纳米粒子结构和磁性能的影响；通过表征方法，深入了解FePt纳米粒子的结构性质和磁性质，为其应用提供理论指导和实验基础。
3. 研究内容和方法3.1 FePt纳米粒子的制备方法采用溶胶-胶凝法制备FePt纳米粒子。
将Fe(III)、Pt(II)金属前驱体分别在正己烷中溶解，混合后，用十二烷基硫酸钠（SDS）作为表面活性剂，在水溶液中形成水包油型的扩散界面，通过温度控制和还原等条件控制合金化反应的进程，得到FePt纳米粒子。
3.2 FePt纳米粒子的表征方法采用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）和振动样品磁强计（VSM）等表征手段对FePt纳米粒子进行结构和性质表征。
4. 研究进展首先，通过调节金属前驱体的浓度、温度和高温还原时间等条件，调控FePt纳米粒子的形貌和结构。
通过优化实验条件，制备出了具有高度晶化度和单一相结构的FePt纳米颗粒。
其次，通过高分辨TEM技术，发现FePt纳米颗粒的晶体结构存在着随机取向和自组装等特殊结构，其尺寸约在10-20 nm左右。
最后，对制备的FePt纳米颗粒进行磁性测试，并观察到了FePt纳米颗粒在室温下具有超强的磁性能，最大矫顽力高达13 kOe。
5. 研究展望下一步的研究将从以下几个方面展开：探究改变还原剂类型和表面修饰等方法，寻找制备高质量FePt纳米颗粒的更好途径；从电磁相关性能、催化和生物学等多方面展开应用性能研究，拓展FePt纳米颗粒的潜在应用前景。
磁场退火诱导下组装的FePt纳米粒子体系
磁场退火诱导下组装的FePt纳米粒子体系桂霞;于欣欣;戴鹏;吴明在;王磊;刘先松;孙兆奇;郑秀文【期刊名称】《安徽大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(037)005【摘要】为解决FePt纳米粒子在磁记录应用中面临的三个问题:高的转变温度、强的磁耦合和垂直取向,提出一个统一的解决方案.包覆聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分子的FePt纳米颗粒体系在磁场诱导下被组装.磁退火后,得到具有较低转变温度和垂直取向的FePt纳米颗粒组装体系.碳化的壳层不仅抑制了粒子的生长,还降低了相邻粒子之间的交换耦合.【总页数】6页(P45-50)【作者】桂霞;于欣欣;戴鹏;吴明在;王磊;刘先松;孙兆奇;郑秀文【作者单位】安徽大学物理与材料科学学院,安徽省磁性材料工程技术研究中心,安徽合肥230039;安徽大学物理与材料科学学院,安徽省磁性材料工程技术研究中心,安徽合肥230039;安徽大学物理与材料科学学院,安徽省磁性材料工程技术研究中心,安徽合肥230039;安徽大学物理与材料科学学院,安徽省磁性材料工程技术研究中心,安徽合肥230039;安徽大学物理与材料科学学院,安徽省磁性材料工程技术研究中心,安徽合肥230039;安徽大学物理与材料科学学院,安徽省磁性材料工程技术研究中心,安徽合肥230039;安徽大学物理与材料科学学院,安徽省磁性材料工程技术研究中心,安徽合肥230039;临沂大学化学化工学院,山东临沂276000【正文语种】中文【中图分类】TB383【相关文献】1.交变磁场作用下磁性Fe3O4纳米粒子诱导肝癌细胞凋亡机制 [J], 邢娟;李金莲;李向民;刘俊杰2.磁场退火对FePt/Ag薄膜磁性能的影响 [J], 赵书华;刘梅;王永红;张玉梅;李海波3.化学反应诱导的聚合物/纳米粒子复合体系的自组装 [J], 张博;李志海;潘俊星4.磁场退火制备FePt／Ag垂直磁化薄膜 [J], 展晓元;齐俊杰;顾有松;李建民;张跃5.聚合诱导自组装制备形貌多样的ABA型三嵌段共聚物微/纳米粒子 [J], 刘佳丽;燕春福;惠嘉;杨海宾;苏志鹏;曹艳玲;石艳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
FePt纳米材料的性能、制备及应用前景
郑正德 ，钟金环 ，郑华均，王醒 东
（ 浙江工业大学 化 学工程与材料学院，纳米科学与技术工程研究中心，浙江杭 州 ３ ０３ ） １０２
摘 要 ：ｆ 结构的 Ｆ Ｐ 纳米材料以其较 高的矫顽 力和单轴磁晶各向异性等优异性质 而受到广泛的关注。本 ｃ ｔ ｅｔ 文首先介绍 了Ｆ Ｐ 纳米材料的结构 性质和退 火导致的 团聚现 象， ｅｔ 然后概述 了近年来国 内外 Ｆ Ｐ 纳米材料 的制备 ｅｔ 及应用进展 ，包括化 学和物理方法制备 的 Ｆ Ｐ 纳米材料及 其在磁记录 、永磁体 等多方面的潜在应 用。 ｅｔ 关键 词：Ｆ Ｐ 纳米材料 ；磁性能；制备；应 用 ｅｔ
Ｋ ｅ ｒ ： ｅ ｔ ａ ｏ ｔｒａ； ｍａ ｎ ｔｃｐｏ ｅｔ； ｐｅ ａａｉｎ ａ ｐｉａｉｎ ｙ ｗｏ ｄｓ Ｆ Ｐ ｎ ｍａｅｉｌ ｎ ｇ ｅｉ ｒｐ ｒ ｙ ｒｐ ｒｔ ； ｐ ｌ ｔ ｏ ｃ ｏ
１引 言
随着科技 的发展 ， 息急 剧膨胀 。 存储 介质 信 对 的要求 也越来越 高 。 存储 技术 因其具有 存储 容量 磁 大 、价格相对 较低 等优 势 ， 别 是 巨磁 电阻磁 头 的 特 应用使 得存储 密度 有 了显 著提 高 ，得 到广泛 运用 。 但 是传 统 的水 平 磁记 录 方 式 随着 记录 介 质 颗粒 尺 寸 的减 小 ， 超顺 磁效 应使其 记录密 度几 乎达 到 了上
（ ＝ ． ３３ ｍ） 良好 的化 学有 序性和 热稳 定性 ， 能获得 比传统 水平记
录 技术 更高 的记 录密度 ， 满足 硬盘 更高记录 密度 的
要求，有望实现超大密度的硬盘存储技术。
制 备 ＦＰ ｅ ｔ的传统 方法 一般采用 溅射法 （ 磁 如
纳米FePt薄膜材料的研究进展
２０ ０ ７年 ２月
吉林 师范大 学学报 （ 自然 科学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉ ｎ Ｎｏ ｍａ ｉｅｓｔ Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｉｉｎ ｏ ｒ ａ ｌ ｒ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉ ｏ Ｊｉ ｙ（ ｔ ｒ ｌ ｉｎ ｅＥｄｔｏ ） Ｓ
Ｎ９ １
．
第 １期
Ｆｅ ｂ．２ ０ห้องสมุดไป่ตู้ ０７
纳米 Ｆ Ｐ 薄膜 材 料 的研 究进 展 ｅｔ
刘 梅 ， 晓 芬 张玉梅 张 伟 李海 波 ＊ 张
（ 吉林 师 范大 学 物理 学院 ， 吉林 四平 １ ６ ０ ） ３ ０ ０
摘 要 ：Ｉ ｅ ｔ０１薄膜由于具有较高的磁各向异性和较高的矫顽力在磁记录介质材料方面具有潜在的应 Ｌ。 Ｐ （０ ） Ｆ
１ 引 言
随着 对磁 记 录介质 材料 要求 的 日益提 高 ， 要求 每个记 录单 位能 以更 小 的微 粒结 构存 在 以提 高 存储 密 度 和信噪 比．ｃ ｌ Ｆ Ｐ 薄 膜 由于具有 较 高的磁 各 向异性 和矫顽 力 在垂 直磁 记 录密度 介质 领 域受 到广 ｆｔ 。 ｅ ｔ Ｌ 相 泛 关注 ． 常温 条件 下 只能 获得 面 心立 方结 构 （ｃ ） ｅ ｔ ｆｃ Ｆ Ｐ 薄膜 ， 它是 无序 的 ， 要得 到 有 序 的 面心 四方 （ｃ） ｆｔ 结 构的 Ｌ 。 ｅｔ １ Ｆ Ｐ 结构 通 常需 要较 高 的退 火温 度 ， 而过 高 的退火 温 度又 不可 避 免伴 随着 纳 米微 粒 的 长大 ， 不 利 于磁性 能 的改善 ， 因此人 们从 各个 方面研 究如何 在较 低温度 下获得 粒径 小 、 布均 匀而 又具有 良好 磁性 分 能 的 Ｆ Ｐ 薄膜 ． 文就从 基 片的选择 、 ｅｔ 本 其他 元素 的掺 杂 以及 制备工艺 等 方 面简要 介绍 目前 Ｆ Ｐ 薄膜 的研 ｅｔ
L10—FePt单层膜磁性参数Ku的微磁学模拟
L10—FePt单层膜磁性参数Ku的微磁学模拟用微磁学模拟FePt（30 nm）磁晶各向异性Ku的变化分析矫顽力的变化，与曾实验得到生长温度为700℃用磁控溅射法在MgO（001）基片上生长FePt 薄膜对比，得到磁晶各向异性参数Ku。
标签：L10-FePt；矫顽力；磁晶各向异性参数Ku；微磁学模拟FePt[1]，CoPt[2]和FePd[3]等有序相（面心四方，L10相）合金材料，在交换耦合纳米磁体中，具有高单轴磁晶各向异性（Ku），并且对于高密度数据存储有潜在的应用。
这些合金有大的磁晶各向异性（Ku ～1.77×107-6.70×107 erg/cm3，1erg = 10-7 J），以致于呈現出特殊的性质：即超小纳米粒子的阻断温度（TB）高于室温[4]。
在这几种材料中，L10-FePt和L10-FePd合金是化学有序的，并且显示出高的磁晶各向异性（Ku）和大的矫顽力（HC）。
而L10-FePt合金的磁能积（BH）max达到了13 MGOe，成为高密度磁存储应用的良好候选材料[5]。
1 微磁学仿真方法微磁学模拟（OOMMF）就基于Gilbert提出了LLG方程为理论依据进行模拟的。
模拟样品的尺寸分别为300 nm×300 nm×（5，30）nm；300 nm×300 nm×（3 nm/27 nm，网格尺寸为5 nm×5 nm×1 nm。
硬磁的磁晶各向异性轴和饱和磁化强度的方向都垂直膜面。
L10-FePt模拟参数：磁化强度M：ML10-FePt约为105 A/m；交换耦合常数A：AA1-FePt，Aex约为10-11 J/m[6]；磁晶各向异性参数Ku：K L10-FePt=1～5×106 J/m3。
3 结果与讨论图1是FePt（30 nm，Ku）经微磁学模拟不同Ku值的磁滞回线。
L10-FePt 的易轴为[001]方向，模拟只考虑[001]方向的磁化曲线。
L10／A1—FePt薄膜软磁层磁性的微磁模拟
L10／A1—FePt薄膜软磁层磁性的微磁模拟利用微磁学模拟oommf，通过改变FePt（20 nm，30 nm）/A1-FePt（x nm）（x= 5，9 nm）双层膜的厚度，研究双层膜的磁性。
标签：L10/A1-FePt双层膜；微磁学模拟；交换耦合；单轴磁晶各向异性L10-FePt的Ku接近于6.7×107 erg/cm3。
L10-FePt各向异性值较大的原因是由于5d（Pt）和3d（Fe）态之间的轨道杂化以及两种状态和自由电子状态之间的轨道杂化[1]。
虽然，L10-FePt合金显示出较高的Ku值，但是与软磁相（α-Fe）相比较，显示较低的饱和磁化强度（Ms）。
因此，为了增加Ms，而硬/软磁相的交换耦合纳米磁体对于未来的高密度存储器件更适用。
用不同方法合成的交换耦合纳米材料拥有良好的磁性，这些复合材料包括L10-FePd/α-Fe[2]和L10-FePt/α-Fe[3]。
Yu Y.S.等人用FePd- Fe3O4纳米复合材料合成了可控制矫顽力（0.8～2.6 kOe）的L10-FePd/Fe交换耦合纳米材料[4]。
与具有非常高的磁晶各向异性能的L10-FePt層相比，在垂直方向上磁化的L10-FePt/Fe双层薄膜的矫顽力明显更小。
但是L10-FePt/Fe交换弹性材料的Fe暴露在低真空或者空气中容易氧化不利于保存，而Al-FePt化学性质很稳定。
本文用微磁学模拟（OOMMF）模拟了L10-FePt/Al-FePt双层膜的微磁学特性，并分析其磁性。
1 微磁学仿真方法本文主要以Gilbert提出了LLG方程为基础进行的仿真，方程中的Heff有效场，包括交换弹性场、退磁场、磁晶各向异性场和外磁场（塞曼场）。
模拟样品的尺寸为300 nm×300 nm×（20 nm/（5，9）nm；30 nm/（5，9）nm），网格尺寸为5 nm×5 nm×1 nm。
磁记录与磁记录相关的材料
(001)
延生长
(002)
FePt有很好的（001）取向 常温下制备的FePt为无序的FCC 700ºC下制备的为FCT有序相
FePt薄膜的结构与磁性与基片
随基片温度的升高 (001)峰强度增大, 经过分析, 发现薄 膜的有序度随基片 温度升高而增大, 薄膜的晶格常数 c 则随基片温度的升 高而减小。 相应的，薄膜的磁 性能也随基片温度 的改变而发生很大 改变，易轴的方向 随着温度的升高从 膜面内转到垂直膜 面。
外延生长
基片的选取：考虑晶格匹配
FePt：a=b=3.85Å
MgO: a=b=4.212Å
减小晶格失配 种子层的选取： Cr：a=b=c=4.115Å Pt： a=b=c=3.92
Pt
5nm
FePt 50nm
Pt
5nm
Cr
3nm
MgO
保护层防止氧化
(001)FePt薄膜的制备
获得有序相的方法：
温度的关系
软铁磁底层
垂直磁记录介质中的软铁磁底层
作用： 1)使单极写头的磁通形成回路 2) 使写头形成镜像，从而加大了写入的磁场。 3) 提高了信号强度。
材料的选取
要求：高的饱和磁化强度，底的矫顽力。
软铁磁底层需解决的问题
• 垂直记录优于平行磁记录的一 个要素之一是它采用了软铁磁底 层。然而，要软铁磁底层充分发 挥其作用，需要解决噪声问题。 软铁磁底层产生的噪声是因为在 写入数据的过程中，随着写头的 移动，其在软铁磁底层中的镜像 也会移动，从而软铁磁底层的磁 化强度发生改变，磁化强度的改 变一般带来畴壁运动。畴壁运动 会产生Barkhausen噪声。 •解决的方法：消除磁畴，使软铁 磁底层单畴化。
并非连续,有很多磁轨,每个 磁轨上又分有许多的区域。
新型磁性材料在磁存储中的应用
新型磁性材料在磁存储中的应用随着科技的不断发展，磁存储技术在大数据时代扮演着至关重要的角色。
而新型磁性材料的出现，为磁存储技术带来了新的突破与发展。
本文将介绍新型磁性材料在磁存储中的应用，并探讨其对磁存储技术的影响。
一、新型磁性材料的定义与分类新型磁性材料是指相对于传统磁性材料而言，具有更高磁化强度、更低能量损耗和更好稳定性的材料。
根据其磁性特性的不同，可以将新型磁性材料分为软磁性材料和硬磁性材料两类。
软磁性材料一般具有较高的磁导率和低的矫顽力，适用于频率较高的应用。
而硬磁性材料则具有较高的矫顽力和矫顽力产生的磁场强度，主要用于永磁体和磁记录材料。
二、新型磁性材料在硬盘存储中的应用硬盘存储是磁存储领域最重要的应用之一。
新型磁性材料在硬盘存储中的应用主要体现在磁头和磁介质方面。
1. 新型磁性材料在磁头中的应用磁头是硬盘存储中最关键的部件之一，它负责读写磁盘上的数据。
新型磁性材料的出现为磁头的性能提供了重要支持。
例如，用于读取数据的感应磁头中采用了高饱和磁感应强度材料，其能够提高读写的精确性和速度，同时降低噪音和电磁干扰。
2. 新型磁性材料在磁介质中的应用磁介质是存储磁数据的介质，新型磁性材料在磁介质中的应用有助于提高磁场强度和数据存储密度。
一种新型磁介质材料是铁酸锶（SrFe12O19），它具有较高的磁感应强度和良好的热稳定性，适用于高密度磁存储。
此外，还有钴铑（CoPt）和铁铑（FePt）等材料，它们具有更高的矫顽力和更好的热稳定性，可实现更高密度的数据存储。
三、新型磁性材料在固态磁盘存储中的应用固态磁盘（SSD）是一种基于闪存芯片的存储设备，具有较高的读写速度和可靠性。
新型磁性材料在固态磁盘存储中的应用主要与闪存技术相关。
1. 新型磁性材料在闪存芯片中的应用闪存芯片是固态磁盘主要的存储媒介，新型磁性材料的应用为其性能的提升提供了可能。
例如，磁隧穿效应随机存储器（MTJ）是一种常见的闪存芯片，它采用了具有高磁阻比的磁性材料作为存储单元。
厚度对L10-FePt薄膜的结构和磁性的影响
厚度对L10-FePt薄膜的结构和磁性的影响张玉梅;刘梅;陈芳慧;李海波【摘要】采用磁控溅射法在Si<0001>基片上制备了FePt薄膜,薄膜样品经过650℃热处理1 h.利用X射线衍射仪和振动样品磁强计对样品的结构和磁性进行了测量和分析.结果表明,样品经过650℃热处理后均形成了有序面心四方结构的L10-FePt相.当FePt薄膜厚度达到20 nm时,样品平行膜面和垂直膜面的矫顽力最大,分别是9.2和8.0 kOe.随着厚度的增加,样品平均晶粒度增大,平行膜面和垂直膜面的矫顽力均呈现减小趋势.【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(031)004【总页数】3页(P71-73)【关键词】磁控溅射;L10-FePt薄膜;厚度;结构;磁性【作者】张玉梅;刘梅;陈芳慧;李海波【作者单位】吉林师范大学凝聚态物理与材料科学研究所,吉林,四平,136000;吉林师范大学凝聚态物理与材料科学研究所,吉林,四平,136000;吉林师范大学凝聚态物理与材料科学研究所,吉林,四平,136000;吉林师范大学凝聚态物理与材料科学研究所,吉林,四平,136000【正文语种】中文【中图分类】O484.43L10-FePt薄膜由于具有高的各向异性能（大于7×107erg/cm3）、约为3 nm的室温超顺磁临界尺寸、超过100 kOe的矫顽力以及良好的化学稳定性,成为下一代超高密度磁记录介质的首选材料,引起了众多研究者的重视[1-6].室温下制备的FePt薄膜为无序的面心立方结构（fcc）,通过基片加热或较高温度（550℃以上）热处理形成有序的面心四方结构（fct）.本文采用磁控溅射法在室温下制备了不同厚度的 FePt薄膜,将薄膜样品在真空退火炉中于650℃进行热处理,研究了薄膜厚度对样品结构和磁性的影响.利用ATC 1800-F型多靶磁控溅射系统,采用直流共溅射制备 FePt薄膜,靶材 Fe、Pt的纯度为99.95%,基片为SiO2<0001>,基片温度为室温.沉积薄膜前,衬底分别在丙酮、乙醇及去离子水中超声清洗,干燥后送入真空室.薄膜沉积前,溅射系统的本底真空优于1.6×10-4Pa,溅射时Ar气的工作气压为0.67 Pa.通过改变Fe和Pt靶的溅射功率来调节薄膜样品成分,薄膜厚度由溅射时间控制,利用X射线小角衍射得到厚度值.为了得到组分和厚度均匀的薄膜,沉积薄膜时基片以20 r/min的速率旋转.溅射沉积得到的薄膜样品在650℃的温度下于真空中热处理1 h,热处理时真空优于8.0×10-4Pa.利用Rigaku ZSX PrimusⅡ型X射线荧光光谱仪上测定样品中 Fe、Pt的成分为Fe54Pt46.利用Rigaku D/max 2500PC型X射线衍射仪分析样品的晶体结构,Cu-Kα辐射,石墨晶体单色器,电压40 kV,电流300 mA,扫描步长为0.02°.薄膜的磁滞回线利用Lake Shore 7407型振动样品磁强计测量,最大磁场为21 kOe.图1给出了Pt单层膜的溅射功率15 W,溅射时间300 s的θ-2θ扫描及Fe单层膜的溅射功率与厚度的关系曲线.利用公式计算出溅射功率是15 W,溅射时间为300 s的条件下Pt单层膜的厚度,从而得出溅射速率0.04 nm/s,式中 d代表薄膜厚度,λ是 X射线波长,θ为衍射角.同样方法计算出在固定时间内不同溅射功率制备的单层Fe薄膜的厚度,拟合出Fe单层膜的的溅射功率随厚度变化的公式,Y=-1.696 43+2.225X,式中 X代表溅射功率,Y代表薄膜的厚度.利用上式得出,当Fe的溅射功率为65 W时,溅射速率为0.04 nm/s.通过改变溅射时间,得到厚度为 20、30、40 nm的 FePt薄膜.图2是不同厚度的Fe54Pt46样品经过650℃热处理后的X射线衍射图.我们可以观察到,谱图中均出现了（001）和（110）超晶格衍射峰,表明所有样品已经从无序面心立方结构转变为有序面心四方结构.随着厚度的增加,L10-FePt（111）衍射峰相对强度增大,且向高角度方向移动,说明随着薄膜厚度的增加,样品的晶化程度提高,晶格面间距减小.根据Scherrer方程D=0.89λ/（Δ2θ ×cosθ）（λ为 X 射线波长,Δ2θ为衍射峰的半峰宽,θ为衍射角）,由（111）衍射峰计算出样品的晶粒度.表1列出了经650℃热处理后不同厚度样品的晶粒度.可以看到,随着薄膜厚度的增加,样品的晶粒度有增大的趋势.图3为经650℃热处理样品的平行和垂直薄膜表面矫顽力与薄膜厚度之间的关系曲线.从图中可以看出,所有样品均表现为硬磁性,对硬磁性有贡献的成分应该是有序的面心四方结构L10-FePt相.当样品厚度为20 nm时,平行膜面和垂直膜面的矫顽力最大,分别为9.2和8.0 kOe.随着厚度的增加,样品的矫顽力呈现减小的趋势.当样品厚度为40 nm时,平行膜面和垂直膜面的矫顽力分别减小到7.70和5.92 kOe.另外,所有样品平行膜面的矫顽力均大于垂直膜面的矫顽力,说明易磁化方向倾向于平行膜面方向.采用磁控溅射法室温沉积得到FePt薄膜,样品经过650℃热处理后,形成了有序的面心四方结构L10-FePt相,说明此时样品已经发生了有序化相转变.当FePt厚度达到20 nm时,平行膜面和垂直膜面的矫顽力最大.随着厚度的增加,样品的晶粒度增大,平行膜面和垂直膜面的矫顽力呈现减小趋势.【相关文献】[1]Tamada Y,Yamamoto S,Takano M,Nasu S,and Ono T.Well-orderedL10-FePt nanoparticles synthesized by improved SiO2-nanoreactor method[J].Applied physics letters,2007,90:162509（1-3）.[2]Rong C B,Li Y,and Liu J P.Curie temperature of annealed FePt nanoparticlesystem[J].Journal of applied physics,2007,101:09k505（1-3）.[3]Wei D H,Yuan F T,Chang H W,Y ou KL,Liou Y,Yao YD,WuJ K.Magnetization reversal and microstructure of FePt-Ag（001）particulate thinfilmsfor perpendicular magnetic recording media[J].Journal of applied physics,2008,103:07E116（1-3）.[4]Breitling A,G oll D.Hard magneticL10FePt thin films and nanopatterns[J].Journal of Magnetism and magnetic materials,2008,320:1449～1456.[5]Nakano M,Matsuo K,Fukunshs H,SongJ M.Order/disorder phase composite Fe-Pt film magnets prepared by RF sputtering[J].Journal of Magnetism and magneticmaterial,2004,272-276:e1933～e1935.[6]Chen S C,Kuo P C,Sun A C,Chou C Y,Fang YH,Wu.T H.Microstructure and magnetic properties of nanocomposite FePt/MgO and FePt/Agfilms[J].Journal of Magnetism and Magnetic Materials,2006,304:e47～e49.。
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新一代磁记录材料L10 FePt/MgO/CrRu薄膜的最优化
摘要：L10 FePt 在Si/CrRu/MgO/FePt结构的si基底溅射。
磁性和微观结构性质通过改变FePt溅射压强，温度和三层膜厚度，FePt 在1.33Pa，厚度4nm 下溅射，在CrRu和MgO 衬底层上，其分别为10nm和2nm，就能生长出比1.8T更高的高矫顽力薄膜。
图案介质，热辅助磁记录，三维多层磁记录。
在保持有良好的热血稳定性时，高的磁晶各向异性7*10 7 ergs/cm 3 允许晶粒尺寸小于几个纳米。
已经被证明，L10-FePt能获得高于10T 的矫顽力。
然而为了获得L10相就得进行退火处理或者在提高基底温度下溅射。
一些衬底层已经被研究到能够减少有序温度和面内的贡献变量，因此能够加速有序化相变温度和引起001的择优取向。
然而，衬底层嫩给出的最好结果是CrRu，原子构成为90%和10%。
这个工作中，溅射压强，建设温度，FePt层厚度，和衬底层的厚度都被研究以优化高矫顽力FePt 薄膜的进程。
2 细节。
5个fePt薄膜系列，在Si基底上用一比1.3*10 -5 的基础压强。
表1是每个系列的薄膜结构和参数。
用直径3英寸靶的磁控溅射进行。
CrRu dc 115W，MgO rf 270W, FePt dc 75W.整个系列CrRu在300℃，0.4Pa下溅射，MgO在0.67Pa。
90℃溅射。
系列1 FePt在不同压强下溅射，2-5系列在1。
33Pa压强下。
系列1和3-5 FePt溅射温度时550℃，系列2可变。
膜的晶体结构用XRD。
表面粗糙度用AFm和±2.7T的MOKE测量。
结果：
1和2显示了系列1的FePt薄膜的磁滞回线和XRD图样。
在1.33Pa和2.00Pa溅射的样品给出了1.75T的高矫顽力。
3.33Pa溅射时有最低矫顽力，1.05T。
0.67Pa时溅射导致1.45T 的矫顽力。
当4个样品的FePt（001）峰都可辨别时，在1.33和2.00Pa下溅射的样品的FePt （200）/（002）峰要比在0.67和3.33Pa下溅射的要尖锐许多。
3显示了在不同工作压强下溅射FePt薄膜的表面粗糙程度和溅射速率。
溅射压强增长，表面粗糙度也随之增长。
4证明了溅射压强与磁畴尺寸没有关系。
3.2 FePt溅射温度
5和6显示了系列2的FePt薄膜的面外磁滞回线和XRD图样。
从XRD分析，在350℃FePt （001）峰可以观察到。
在这温度时，磁滞回线显示出良好的矩形和垂直磁化。
然而矫顽力只有0.4T。
当FePt层在450℃溅射时，矫顽力增长到1.2T。
温度的进一步增长至550,和650时，导致矫顽力分别为1.75和1.85.有趣的是，CrRu（002）当样品用高温加热时，其变的
更宽阔和强度减少。
这证明了高温下的样品能破坏CrRu（002）结构。
3.3 FePt 厚度
在3D 多层磁记录中，每一记录层的磁矩都应该是在其上的记录层的两倍。
这就确保产生的磁信号当磁性层在反方向磁化时不会丢失。
允许每一个记录层可以形成一个可辨识的读出信号。
对于如此，系列3的FePt 膜厚就选成2,4,8,16nm 。
系列3的磁滞回线和XRD 图样在图7和8分别显示。
系列1和2的5nm ’的FePt 数据也为了比较而添加。
在4和8nm 时的膜厚。
FePt 薄膜显示了比1.8T 更大的矫顽力。
然而，当膜厚增长到16nm ，矫顽力跌至1.4T 。
当膜厚只有2nm ，磁致伸缩引起薄膜易轴磁化在面内，这被磁滞回线的成核场所证明。
图9是MFM 图，畴壁边界在9（a ）比9（b ）-（d ）更清晰。
图10显示了系列3的ＡＦＭ。
２ｎｍ的ＦｅＰｔ膜厚样品的粗糙程度是０.９６３ｎｍ，当ＦｅＰｔ增长到４ｎｍ时，表面
程度降低到０.７８４ｎｍ。
当ＦｅＰｔ膜厚增长到８和１６ｎｍ时，，粗糙度又增长到1.127nm和1.235nm、图10也说明了FePt膜厚的理想是4nm，展示了最低的表面粗糙度。
10（a）更高的表面粗糙度源于FePt层，
7
8
9
10
3.4 衬底层膜厚
11显示了系列4改变CrRu衬底层厚度的FePt面外磁滞回线，12 显示了系列5改变MgO 夹层厚度的FePt薄膜的面外磁滞回线。
用一5nm的CrRu衬底层厚度的feP薄膜展示了与没有CrRu衬底层时相似的矫顽力，然而，1.8T矫顽力的FePt薄膜是在10nm的CrRu层上获得的。
由于MgO厚度对FePt薄膜没有影响，可能会在12nm的衬底层上长出1.8T矫顽力的FePt薄膜。
对使用软磁沉底的垂直记录，来自于记录磁头的磁通量借助于介质进入软磁层然后又返回记录磁头。
如13.因此，将将写磁头和SUL间的间隙厚度降低到最小是很重要的，由于减少间隙厚度将会增长最大的可达到的场。
假设FePt厚度为5nm。
MgO厚度2nm，
飞行高度2nm，然后减少CrRu层从30nm到10nm。
4 总结
通过改变FePt溅射压强和温度，和FePt，MgO，CrRu层的厚度来进行FePt薄膜的磁性和微结构性质。
FePt溅射压强增大，表面粗糙度也增大（系列1）。
尽管L10相变发生在350℃。
更高的溅射温度会有更高的矫顽力（系列2）。
系列3表明对FePt薄膜，对于获得大的面外的磁化的矫顽力薄膜有4nm和8nm的厚度。
4nm的FePt厚度源于最低的表面粗糙度。
系列
4和5证明了只有12nm的种子层对于得到高于1.8T矫顽力的FePt薄膜是必要的。