本发明专利技术属磁记录技术领域，具体为一种制备ｃ轴垂直于衬底取向的Ｌ１↓［０］相ＦｅＰｔ磁记录介质薄膜的新方法。该方法是在衬底与ＦｅＰｔ薄膜之间引入一层超薄的氧化物层，以改善ＦｅＰｔ薄膜的取向生长。首先在衬底上生长一层超薄的金属层，然后在氧气气氛或者氧氩混合气氛中用等离子体反溅射的方法氧化该金属层。氧化结束之后将真空恢复到本底真空，在室温下溅射ＦｅＰｔ基合金薄膜。然后在真空环境中退火，用卤素灯进行辐照。由此制备得到的ＦｅＰｔ样品有明显的ｃ轴择优取向，同时具有很大的矫顽力（大于６０００Ｏｅ）。本发明专利技术方法不同于单晶或取向缓冲层上外延生长，以及多层膜退火的非外延生长方式，为制备ｃ轴取向的Ｌ１↓［０］相ＦｅＰｔ有序合金薄膜提供了一种快捷、高效的工艺条件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属磁记录
，具体涉及一种c轴垂直取向的L10相FePt垂直磁记录介质薄膜的制备方法。
技术介绍
人们对信息存储的强大需求促进了磁存储技术的迅速发展，以满足人们对记录密度越来越高的要求。目前，磁存储技术已经从纵向记录方式转变到垂直磁记录方式，2006年2月，Seagate公司推出了记录密度超过100Gbits/in2的垂直磁记录硬盘，使得2.5英寸笔记本硬盘的容量达到了160GB[1]；9月，它又发布了421Gbits/in2的实验室记录密度[1]。磁存储技术发展的下一个目标是实现1Tbits/in2的超高记录密度，这对存储技术和记录介质材料都提出了更高的要求。其中一个关键的问题是如何获得高磁各向异性的记录介质材料来克服由于信息记录位尺寸降低所引起的超顺磁效应的影响。L10相FePt有序合金具有很高的磁晶各向异性能(Ku＝6～10×107erg/cc)，可以获得很小的热稳定晶粒尺寸(以10年使用寿命的硬盘设计标准来计算，FePt有序合金的最小热稳定尺寸可降至2.8纳米[2])，是理想的超高密度磁记录介质材料。近年来，更成为下一代超高记录密度介质材料的研究重点[2]。由于FePt有序合金薄膜的易磁化轴沿面心四方结构的c轴方向，在没有外加磁场时，磁矩沿此方向排列；因此，为了能在垂直磁记录技术中应用，L10相FePt薄膜的c轴能否垂直取向成了应用的首要问题，c轴垂直取向的工艺研究也就成为了L10相FePt介质探索的前沿课题。根据现有文献，c轴垂直取向L10相FePt有序合金薄膜可以通过外延、非外延织构生长两种方式来获得。外延织构生长是利用MgO(200)、SrTiO3(200)，Cu(100)，GaAs(200)等单晶材料作为衬底，在其上制备FePt有序合金薄膜。这种方法可以获得对c轴取向的控制，但是对磁记录应用显得很不现实，因为大尺寸的单晶基片制备很困难，成本也很昂贵。一个改进的方法是用织构取向的底层来改善FePt薄膜的晶格取向，比如在玻璃或硅片上先制备具有良好织构取向的CrRu(200)、NiTa/Cr(200)、MgO(200)等缓冲层(underlayer)，然后制备c轴垂直取向的L10FePt膜[3]。以非外延生长方式生长L10相FePt有序合金薄膜是另一类制备c轴垂直取向薄膜的方法。目前报道的有在Si片上直接生长，或是添加BOx形成多层膜结构等方法制备无序的Al相FePt薄膜，然后在一定条件下退火获得c轴垂直取向的FePt有序合金薄膜[4]。最近有人报道采用反应溅射的方式，在玻璃基底上通过反应溅射的方法先制备一层Fe-O缓冲层，其厚度为0.5和0.9纳米；然后在室温条件下先后沉积Fe和Pt薄膜；最后，用辐照的方式对样品进行快速热处理以实现FePt薄膜的混合和有序化[5]。这种方式也可以获得c轴垂直取向L10相FePt有序合金薄膜。上述这些制备方法，普遍存在的问题是制备过程复杂，技术要求高，难度大。本专利技术提出了一种非外延式的生长工艺，通过射频偏压反溅射氧化的方法来改善FePt薄膜的取向生长过程，能够简便地解决L10相FePt基垂直磁记录介质的c轴垂直取向制备难度高的问题，为制备下一代磁存储介质提供了一个全新的方法。参考文献[1]http://www.seagate.com/products/notebook/mementus.html；http://www.seagate.com/cda/newsinfo/newsroom/releases/article/0，1121，3301^，00.html[2]Weller D.，Moser A.，Folks L，et al.，IEEE Trans.Magn.，2001，36(1)10；Farrow R.F.C.，Weller D.，MarksR.F.，et al.，Appl.Phys.Lett.，1996，69(8)1166-1168；R.E.Rottmayer，S.Batra，D.Buechel et al.，IEEETrans.Magn.，2006，42(10)，2417-2421[3]R.F.C.Farrow，D.Weller，R.F.Marks，et al.，J.Appl.Phys.，1996，79(8)，5967-5969；Chen J.S.，Lim B.C.，Wang J.P.，Appl.Phys.Lett.，81，2002，(10)1848-1850；Xu Y.F.，Chen J.S.，Wang J.P.，Appl.Phys.Lett.，2002，80(18)3325-3327；Z.G.Zhang，K.Kang and T.Suzuki，Appl.Phys.Lett.，2003，83(9)，1785-1787；Maeda T，IEEE Trans.on Magn.，2005，41(10)3331-3333[4]Luo C.P.，Liou S.H.，Gao L.，et al.，Appl.Phys.Lett.，2000，77(14)2225-2227；Yan M.L.，Zeng H.，Powers N.，et al.，J Appl.Phys.，2002，91(10)8471-8473；Zeng H.，Yan M.L.，Powers N.，et al.，Appl.Phys.Lett.，2002，80(13)2350-2352[5]Yano A.，Koda T.，Matsunuma S.，IEEE Trans.On Magn.，2005，41(10)3211-321
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种可简化制备过程，降低制备难度的c轴垂直取向的L10相FePt磁记录薄膜的制备方法。本专利技术提出的制备方法，是通过在衬底与FePt薄膜之间引入一层超薄的金属氧化物层，这一层通过反溅射氧化的方法制备，以改善FePt薄膜的取向生长，获得c轴垂直于衬底表面的L10相FePt薄膜。本专利技术提出的制备L10相FePt介质的方法简化了制备过程，降低了制备难度。本专利技术在制备超高密度磁存储介质具有重大的潜在应用价值。本专利技术的c轴垂直取向的L10相FePt磁记录薄膜的制备方法，其步骤如下(1)首先在真空溅射镀膜装置的本底真空度为5×10-6Torr以下的环境中，在衬底上真空溅射生长一层厚度为0.5-5nm的金属层，再用反溅射来氧化这一金属层；(2)然后在真空恢复后，溅射FePt基合金层，该合金层是单层膜，或者是由SiO2薄膜隔开的多层膜，多层膜的层次数量为2-10；(3)最后在真空环境中用碘钨灯辐照薄膜表面，进行热处理退火，使其有序化和择优取向。本专利技术中，步骤(1)中，所述金属层的材料可以是Fe、Ni、Co、Ag或Cu等金属，或其中几种的合金。工作气体可选用氩气，溅射气压为2.5～5.0mTorr。反溅射氧化的工作气体为氧气和氩气，其中，氩气的分压在0～50％，溅射气压大于能启辉的气压，并尽量小；在衬底表面加射频偏压进行反溅射。溅射功率为10-50w，氧化时间50-100秒。本专利技术中，步骤(2)中，所述FePt基合金层，可以是FePt薄膜，也可以是FePtCu薄膜，厚度为3-15nm。对于FePt薄膜，Fe和Pt的原子比例接近50∶50，一般可为45∶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ｃ轴垂直取向的Ｌ１↓［０］相ＦｅＰｔ磁记录薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（１）首先在真空溅射镀膜装置的本底真空度为５×１０－６Ｔｏｒｒ以下的环境中，在衬底上真空溅射生长一层厚度为０．５－５ｎｍ的金属层，再用反溅射来氧化 这一金属层；（２）然后在真空恢复后，溅射ＦｅＰｔ基合金层，该合金层是单层膜，或者是由ＳｉＯ２薄膜隔开的多层膜，多层膜的层次数量为２－１０；（３）最后在真空环境中用碘钨灯辐照薄膜表面进行热处理退火，使其有序化和择优取向； 其中，步骤（１）中所述金属层的材料为Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｇ或Ｃｕ，或其中几种的合金；工作气体采用氩气，溅射气压为２．５～５．０ｍＴｏｒｒ；反溅射氧化的工作气体为氧气和氩气，其中，氩气的分压在０～５０％，溅射气压大于能启辉的气压，在衬底表面加射频偏压进行反溅射，溅射功率为１０－５０ｗ，氧化时间５０－１００秒。
【技术特征摘要】
1.一种c轴垂直取向的L10相FePt磁记录薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤如下(1)首先在真空溅射镀膜装置的本底真空度为5×10-6Torr以下的环境中，在衬底上真空溅射生长一层厚度为0.5-5nm的金属层，再用反溅射来氧化这一金属层；(2)然后在真空恢复后，溅射FePt基合金层，该合金层是单层膜，或者是由SiO2薄膜隔开的多层膜，多层膜的层次数量为2-10；(3)最后在真空环境中用碘钨灯辐照薄膜表面进行热处理退火，使其有序化和择优取向；其中，步骤(1)中所述金属层的材料为Fe、Ni、Co、Ag或Cu，或其中几种的合金；工作气体采用氩气，溅射气压为2.5～5.0mTorr；反溅射氧化的工作气体为氧气和氩气，其中，氩气的分压在0～50％，溅射气压大于能启辉的气压，在衬底表面加射频偏压进行反溅射，...
【专利技术属性】
技术研发人员：马斌，查超麟，金庆原，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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