本发明专利技术属于信息存储技术领域，涉及一种高密度低成本磁记录介质合金L10-FeNi及其制备方法。本发明专利技术的高密度低成本磁记录介质FeNi合金，为多层薄膜结构，其特征在于：FeNi薄膜是以(001)MgO为基板，Fe为种子层，Au为缓冲层，通过分子束外延方式生长制备而成的具有(001)取向的薄膜；该FeNi合金具有L10有序结构，满足超高密度磁记录介质的应用。本发明专利技术磁晶各向异性参数Ku可达2.3×107erg/cc，在获得高磁晶各向异性能参数情况下，降低材料成本，增大合金薄膜的饱和磁化强度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信息存储
，涉及。
技术介绍
信息记录介质性能和记录机制的研究一直是基础和应用研究领域一个热点问题。磁记录材料是一类重要的信息存储材料。近20年来，以计算机硬盘为代表的磁记录技术和磁记录材料的发展是有力地推动了社会信息化进程。采用垂直记录方式，信息存储单元的面密度已经达到几百个GB/in2的水平。2.5in 2的500GB笔记本硬盘已经有商业产品面世。虽然也有其他的高密度记录技术参与竞争，但硬盘磁记录介质独具的成本低、密度高和可靠性强等特点仍然是其他记录方式尚不能媲美的。随着面记录密度的进一步提高，要求磁记录介质要有大的磁晶各向异性能，以降低超顺磁极限，因此开发新一代磁记录材料是超高密度磁记录的核心问题之一。于是，具有L1。结构的磁性合金进入了研究者的视野。在L1。结构合金中，L1。-FePt的磁晶各向异性能最大，超顺磁极限最小，成为近些年的研究热点。但是含有昂贵的Pt元素以及制备过程中昂贵元素的大量耗费是限制FePt合金应用的致命缺憾。虽然作为薄膜材料本身用量少，但是考虑到制备过程中的极大耗费，这种材料对于工业化大规模的应用有很大限制。以磁控溅射法为例，一个直径为7cm厚度为0.5cm的Pt靶造价需5万左右，但是使用率却是十分之一都不到，这导致Ll^FePt介质薄膜成本极高。如何能够在保证磁晶各向异性能不下降的前提下，降低Pt的用量，甚至不用Pt，意义非同寻常。Ll^FePt合金高的Ku来源于它的特殊结构，根据理论研究(A.Sakuma, J.Phys.Soc.Jpn.1nst.Met., 24, (1983)627),FePt 高的各向异性能可以理解为Pt的5d能带的自旋极化以及和Pt的大的自旋轨道耦合。在相似理论基础上，作为Pt同族元素的Ni，如果能够部分甚至完全取代Pt在薄膜合金能实现部分甚至完全的FeNi的L1。结构，那么可以在保持性能的前提下，降低材料成本。同时，作为铁磁性元素，Ni原子的磁矩更大，Ni原子的加入还可以提高材料的饱和磁化强度(Ms)，有利用提高介质的输出信号强度。因此用Ni原子部分甚至完全替代Pt制备出FeNi合金L1。结构，制备出高密度低成本的磁记录介质合金，是非常有应用价值的工作。目前，已经有人开始注意并着手这方面的工作，(如:T.Shima, M.0kamura, S.Mitani, K.Takanashi, J.Magn.Magn.Mater., 31, (2007) 2213，M.Mizuguchi, S.Sekiya, andK.Takanashi, J.Appl.Phys.107 (2010) 09A716，M.Mizuguchi, T.Ko jima, M.Kotsugi, T.Koganezawa, K.0saka, and K.Takanashi, J.Magn.Soc.Jpn., 35 (2011) 370，M.Kotsugi, C.Mitsumata, H.Maruyam, T.ffakita, T.Taniuchi, Κ.0no, M.Suzuki, N.Kawamura, N.1shimatsu, M.0shima, Y.ffatanabe, and M.Taniguchi, Appl.Phys.Exp.3 (2010) 013001，C.Mitsumata, Y.Kota, A.Sakuma, and M.Kotsugi, J.Magn.Soc.Jpn., 35 (2011) 52.)他们尝试用Ni代替Pt来制备出具备高有序度的FeNi合金，但是实验结果只是佐证了 L1。型FeNi合金的存在，所得的合金磁晶各向异性参数Ku = 6.3X 106erg/cc并不高；国内关于这方面的研究起步较晚，至今鲜有突破性报道。降低材料成本，增大合金薄膜的饱和磁化强度，力求在新一轮超高密度磁记录材料研究中争取到有利的发展起点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高密度低成本磁记录介质FeNi合金，该合金具有L1。有序结构，具有尚磁晶各向异性能参数。本专利技术的另一个目的是提供上述高密度低成本磁记录介质FeNi合金的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案:本专利技术提供一种高密度低成本磁记录介质FeNi合金，为多层薄膜结构，FeNi薄膜是以(OOl)MgO为基板，Fe为种子层，Au为缓冲层，通过分子束外延方式生长制备而成的具有(001)取向的薄膜；该FeNi合金具有L1。有序结构。FeNi薄膜厚度在50_60nm之间，Au层的厚度在40_50nm之间，Fe层的厚FeNi薄膜垂直磁晶各向异性参数Ku为8.9 X 106erg/cc?2.3 X 107erg/cc。所述合金的L1。有序结构是外延生长垂直于面方向的。该合金薄膜是通过制备种子层一制备缓冲层一制备FeNi薄膜一退火冷却步骤制备而成。本专利技术提供一种高密度低成本磁记录介质FeNi合金的制备方法，包括如下步骤:(1)制备种子层:将磁控溅射设备抽真空，使溅射室的本底气压降到小于1X10 8Torr,以氩气为工作气体，控制溅射气压，打开Fe靶材的挡板，在(OOl)MgO基板上沉积一层Fe薄膜，关闭Fe革E材的挡板；(2)制备缓冲层:然后在不改变溅射条件的情况下，打开Au靶材的挡板，在Fe薄膜上面继续沉淀Au薄膜，关闭Au靶材的挡板；(3)制备FeNi薄膜:在不改变溅射条件的情况下，加热基板，同时打开Fe靶材的挡板和Ni靶材的挡板，在Au薄膜之上以分子束外延生长方式沉积FeNi薄膜；(4)退火冷却:升高基板温度至500_550°C，退火15_20分钟；切断加热电源，保持腔内条件不变的情况下缓慢降温至室温。所述步骤(1)中，以氩气为工作气体，控制溅射气压保持在4.0-9.0mTorr。所述步骤⑴中，Fe薄膜的厚度为l_2nm。所述步骤(2)中，Au薄膜的厚度为40-50nm。所述步骤(3)中，将基板加热到400_450°C之间。所述步骤(3)中，FeNi薄膜厚度为50_60nmo与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于:本专利技术用Ni完全代替Pt，采用溅射沉积的方法，配合种子层及缓冲层以及温度调控，制备出高密度ΙΛ-FeNi薄膜合金，磁晶各向异性参数Ku可达2.3X107erg/cc,在获得高磁晶各向异性能参数情况下，降低材料成本，增大合金薄膜的饱和磁化强度。【附图说明】图1为本专利技术实施例1FeNi薄膜x射线图谱；图2为本专利技术实施例1FeNi薄膜squid磁滞回线图；图3为本专利技术实施例2FeNi薄膜x射线图谱；图4为本专利技术实施例2FeNi薄膜squid磁滞回线图。【具体实施方式】本专利技术提供的高密度低成本磁记录介质FeNi合金，为多层薄膜结构，是以(001)MgO为基板，Fe为种子层，Au为缓冲层制备而成的具有(001)取向的薄膜，满足超高密度磁记录介质的应用。磁记录介质合金LlQ-FeNi通过分子束外延方式生长制备，沉积FeNi薄膜在Au及Fe层膜上生成一种L1。结构。 FeNi薄膜厚度在50_60nm之间，Au层的厚度在40_50nm之间，Fe层的厚度在l_2nm之间。FeNi薄膜垂直磁晶各向异性参数Ku为8.9X 106erg/cc?2.3X 107erg/cc。提供一种高本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高密度低成本磁记录介质FeNi合金，为多层薄膜结构，其特征在于：FeNi薄膜是以(001)MgO为基板，Fe为种子层，Au为缓冲层，通过分子束外延方式生长制备而成的具有(001)取向的薄膜；该FeNi合金具有L10有序结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王东玲，杜兆富，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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