用于改进的磁性层的溅射靶材料制造技术

本发明专利技术涉及一种由具有基底金属的铁磁性合金与金属Ｘ构成的溅射靶，其中金属Ｘ为具有小于０．２６６ｎｍ的原子直径以及高于基底金属的氧化电位的金属。基底金属可以为Ｆｅ、Ｃｏ，或者其它任何铁磁性材料，并且可进一步由例如Ｐｔ、Ｔａ和／或Ｃｒ构成以增强其矫顽磁性。金属Ｘ可为从由Ａｌ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｃｓ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｇａ、Ｇｄ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｋ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｐｒ、Ｒｂ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｒ、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｅ、Ｔｈ、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｎ和Ｚｒ所构成的组中选择的金属。该溅射靶可包括高于０并且低于１５原子百分数的金属Ｘ。对该溅射靶进行反应溅射以形成具有优化的晶粒尺寸以及晶间间隔的粒状介质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种溅射靶，并且特别涉及一种改进的溅射靶材料，当在氧气环境中反应溅射时，该材料能够提供具有优化的晶粒尺寸以及晶间间隔的磁性数据存储薄膜。
技术介绍
溅射工艺广泛应用于各种不同领域中以提供具有精确控制的厚度以及原子尺度光滑表面的薄膜材料沉积，例如用于涂覆半导体和/或在磁记录介质的表面上形成薄膜。在反应溅射工艺中，将阴极溅射靶置于部分的填充有化学反应气体的真空室内，并且暴露于电场中以产生等离子体。该等离子体中的离子撞击溅射靶的表面从而使得该溅射靶从溅射靶表面发射原子。从靶上溅射出去的材料与气体混合物中的活性反应组分发生化学反应以形成化合物，该化合物则在基底表面上形成所期望的薄膜。传统的磁记录介质一般包括几个薄膜层，利用多个溅射靶使其顺序的溅射到基底上。如附图说明图1所示，用于传统磁记录介质的典型的薄膜堆层100具有非磁性基底101、种子层102、至少一个底层104、至少一个夹层105、至少一个磁性数据存储层106，以及润滑层108。数据在离散的区域中存储到磁性数据存储层106上，所述离散区域被磁化以表示数据位的开(on)或关(off)状态。在构造具有低串话和高信噪比(SNR)的离散磁性区域中，磁性材料的晶粒细化以及晶间微结构间隔是关键的。已经采用各种不同的材料做为钴(Co)基合金的添加剂，以改进这种晶粒尺寸降低和间隔，这包括铬(Cr)、硼(B)以及钽(Ta)。最近，已经开始进行涉及到电介质材料的研究工作，这种电介质材料能够实现“粒状介质”或者具有粒状微结构的材料的形成，其中纳米级磁性晶粒被封装在绝缘基质中。但是，尽管存在这些改进方式，传统材料依然不能用于产生具有充分小的晶粒尺寸以及足够大的晶间间隔以适应日益增长的数据存储要求的数据存储薄膜。随着磁性薄膜介质的细化接近磁偶极子稳定性的极限，愈发期望研制具有小晶粒尺寸以及足够的晶间间隔从而每个晶粒不受介质中邻近晶粒磁性影响的材料。特别的，期望提供一种溅射靶材料，其能够反应溅射以形成具有优化的晶粒尺寸以及晶间间隔的粒状介质。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种溅射靶材料而解决上述问题，该材料用于反应溅射具有优化的晶粒尺寸以及晶间间隔特性的粒状介质。根据一个方面，本专利技术涉及一种由具有基底金属的铁磁性合金构成的溅射靶。该溅射靶还由金属X1构成，该金属具有小于0.266nm的原子直径并且氧化电位高于基底金属的氧化电位。溅射靶的铁磁性合金的基底金属为铁(Fe)、Co，或者其它任何铁磁性金属。在一种配置中，基底金属为Co，并且铁磁性合金还由Ta、铂(Pt)或者PtCr构成。在第二种配置中，基底金属为Fe，并且铁磁性合金还由Ta或者Pt构成。鉴于磁性记录介质中的氧化物材料的功能在于用作晶粒间交互作用的绝缘抗磁屏障，本专利技术的特征包括在溅射期间X1比其它基质材料更加快速的扩散到晶粒间界处并且更易于被氧化。当X1具有小于0.18nm的原子半径以及高于-1.0eV的氧化电位时这些特征更为显著。应该理解，当提及“更高的氧化电位”时，用词“更高”指的是以eV测量的更负电荷。例如，-2.7eV(Mg)的氧化电位高于-2.3eV(Pm)的氧化电位。从Al、Ba、Be、Ca、Cd、Ce、Cr、Cs、Dy、Er、Eu、Ga、Gd、Hf、Ho、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nb、Nd、Pm、Pr、Rb、Sc、Sm、Sr、Ta、Tb、Te、Th、Ti、V、Y、Zn和Zr的列表中选择金属X1。而且，溅射靶材料包括高于0原子百分数并且低于15原子百分数的X1。根据第二个方面，本专利技术涉及一种用于制造磁记录介质的方法。该方法包括在氧气环境中反应溅射由具有基底金属的铁磁性合金以及金属X2构成的溅射靶，其中金属X2具有小于0.266nm的原子直径并且其氧化电位高于基底金属的氧化电位。根据第三个方面，本专利技术涉及一种磁记录介质，其具有基层以及形成在该基层之上的数据存储薄膜层。该数据存储薄膜层由具有基底金属的铁磁性合金以及金属X3氧化物构成，其中金属X3具有小于0.266nm的原子直径并且其氧化电位高于基底金属的氧化电位的金属。从Ba、Be、Ca、Cd、Ce、Cr、Cs、Dy、Er、Eu、Ga、Gd、Hf、Ho、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nb、Nd、Pm、Pr、Rb、Sc、Sm、Sr、Ta、Tb、Te、Th、Ti、V、Zn和Zr的列表中选择金属X3。本专利技术其优点在于提供一种具有晶粒间交互作用的绝缘抗磁屏障的粒状介质。本专利技术另一个特征及优点在于提供一种具有改进的信噪比的磁记录介质。在优选实施例的下面描述中，参考形成做为其一个部分的附图，并且其中通过示意方式示出一个施行本专利技术的特定实施例。应该理解，还可以采用其它的实施例并且在不背离本专利技术范围的前提下能够做出各种改变。附图简要说明现在参考附图，其中类似的参考标记代表相应的部分图1表示一种用于传统的磁记录介质的典型的薄膜堆层；图2表示根据本专利技术的一个实施例的溅射靶；图3A、3B和3C同时示出用以形成根据本专利技术的一个实施例的磁记录介质的溅射靶的活性溅射的宏观和微观视图；图4为表示反应溅射根据本专利技术的一个实施例的溅射靶的过程的流程图；图5表示具有根据本专利技术的一个实施例的增强的磁性数据存储层的薄膜堆层。具体实施例方式本专利技术涉及一种增强的溅射靶材料，其能够被反应溅射以形成具有粒状介质的磁性数据存储薄膜，该粒状介质具有优化的晶粒尺寸以及改进的晶间间隔。图2描述一种根据本专利技术的一个实施例的溅射靶。溅射靶200由具有基底金属的铁磁性合金以及金属X1构成，其中金属X1为具有小于0.266nm的原子直径以及高于基底金属的氧化电位的金属。溅射靶的铁磁性合金的基底金属为Fe、Co，或者其它任何铁磁性金属。在一种配置中，基底金属为Co，并且铁磁性合金还由Ta、Pt或者PtCr构成。在第二种配置中，基底金属为Fe，并且铁磁性合金还由Ta或者Pt构成。磁性记录介质中的氧化物材料的功能在于用作晶粒间交互作用的绝缘抗磁屏障。因此本专利技术的特征包括在溅射期间金属X1比其它基质材料更加快速的扩散到晶粒间界处并且更易于被氧化。在这方面，考虑将表1中的金属用于有效粒状磁性介质中的氧化物的首选。当从表1的金属中选择的金属X1结合有最高的氧化电位(＜-1.0eV)和最低的原子直径(＜0.18nm)时这些特征更为显著。表1 而且，溅射靶材料由高于0原子百分数并且低于15原子百分数的金属X1构成。图3A、3B和3C描述用以形成根据本专利技术的一个实施例的磁记录介质的溅射靶的反应溅射。更加具体的，图3A描述溅射室310的宏观视图。在溅射过程中，溅射靶200置于部分填充有惰性气体和氧气的溅射室310中。溅射靶200暴露于电场中以激发气体组分产生等离子体316。等离子体316中的离子撞击溅射靶200的表面从而使得分子从溅射靶200的表面发射出去。已经射离溅射靶200的部分材料与等离子体316中的氧气发生化学反应以形成氧化物分子。溅射靶200与基层312之间的电压差使得所发射的分子在基层312的表面上形成所期望的薄膜314。图3B描述在上述溅射过程中的溅射靶200的微观视图。在分子水平上，观察到溅射靶200由铁磁性合金323的分子以及金属X2分子324构成，其中X2为具有小于0.266n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溅射靶，由如下组分构成：铁磁性合金，该铁磁性合金包括基底金属；以及Ｘ↓［１］，其中Ｘ↓［１］为具有小于０．２６６ｎｍ的原子直径以及高于基底金属的氧化电位的金属。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：程远达，史蒂文罗杰肯尼迪，迈克尔吉恩拉辛，
申请(专利权)人：黑罗伊斯有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]