利用快速热退火处理的高密度磁记录薄膜及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种利用快速热退火处理的高密度磁记录薄膜，其包含一基板；及一铁磁性层，形成于该基板上，其中该铁磁性层在升温速率介于６０～１００℃／秒、温度介于６００～８００℃、且持温时间介于５～１８０秒的条件下进行该快速热退火处理，以获得该高密度磁记录薄膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高密度磁记录薄膜及其制造方法，尤指一种利用快速热退火处理的高密度磁记录薄膜及其制造方法。
技术介绍
磁记录媒体的记录密度与磁性粒子尺寸成反比，磁性粒子越小，记录密度越高。根据Stoner-Wohlfarth模型的推导，对保存寿命十年的磁记录媒体，其最小热稳定晶粒尺寸(Dp)为(60KeT/Ku)"3，其中Ku为磁晶异向性常数，Ke为波兹曼常数，T为绝对温度。目前硬盘最普遍使用的记录媒体材料为CoCrPtM(M = B、Ni、Ta或W)合金薄膜，其中&值约2xl06erg/cm 所以当CoCrPt合金薄膜的磁性粒子低于10nm以下时，其热稳定性将遭受极大的挑战。而有序化的Ll。FePt硬磁相，其Ku值高达7xl(ferg/cm3，依理论计算其最小热稳定晶粒尺寸最小可到3nm，因而，FePt合金薄膜有希望取代现行CoCrPt合金薄膜而成为下一代超高密度磁记录媒体的主流材料。 然而常温初镀的FePt合金薄膜呈现无序的Y -FePt软磁相，通常必须经过500°C以上的热处理才能变态成有序的Ll。FePt硬磁相，面对如此高的序化温度，晶粒粗化问题很难避免，因此有关如何促进序化程度提升矫顽磁力值也就成为近年FePt合金薄膜研究的重大课题之一。 在2002年Applied Physics Letters的第80版中，T. Maeda等人发现在FePt合金薄膜添加第三元素Cu可有效降低序化温度提升矫顽磁力，然而这样做FePt晶粒会变大。相对地，有些第三元素(如Ag或Cr)的添加虽可降低FePt晶粒尺寸，但序化温度却会提升导致矫顽磁力下降。因此，需要一种可使记录薄膜具有高矫顽磁力值及低晶粒尺寸的纳米颗粒状合金粒子的热处理方法，以制作出超高密度的记录媒体。
技术实现思路
申请人:有鉴于熟知技术的缺失，专利技术出本专利技术-，用以改善上述常用手段的缺失。 常温初镀的铁铂(FePt)合金薄膜呈现面心立方晶体结构(face-centeredcubiccrystal structure)无序的Y-FePt软磁相，通常必须经过500°C以上的热处理才能变态成具有高磁晶异向性常数的面心正方晶体结构(face-centered tetragonal crystalstructure)有序的L10FePt硬磁相，使FePt合金薄膜具有高矫顽磁力以应用于磁记录媒体。 因此，本专利技术的一目的是提供一种利用快速热退火处理的高密度磁记录薄膜，其包含一基板；及一铁磁性层，形成于该基板上，其中该铁磁性层在升温速率介于60 100°C /秒、温度介于600 80(TC、及持温时间介于5 180秒的条件下进行该快速热退火处理，以获得该高密度磁记录薄膜。 本专利技术的另一目的是提供一种高密度磁记录薄膜的制造方法，其步骤包含提供一3磁记录薄膜；及对该磁记录薄膜进行一快速热退火处理，以获得该高密度磁记录薄膜。 本专利技术的又一目的是提供一种高密度磁记录薄膜的制造方法，其步骤包含提供一基板；在该基板上形成一铁磁性层；及对该铁磁性层进行一快速热退火处理，以获得该高密度磁记录薄膜。 关于本专利技术的优点与精神，可以藉由以下的实施方式及附图得到进一步的了解。附图说明 图1是本专利技术一较佳实施例的高密度磁记录薄膜的膜层结构； 图2A 2D分别为本专利技术实施例与比较例一、二、三的磁记录薄膜经退火后的震动样品测磁仪的磁滞曲线； 图3A 3B分别为本专利技术实施例与比较例一的磁记录薄膜经退火后的AFM表面形貌三度空间影像图； 图4A 4D分别为本专利技术实施例与比较例一、二、三的磁记录薄膜经退火后的MFM磁力影像二度空间影像图； 图5A为30nm的FePt合金薄膜经不同升温速率加热至70(TC并持温3分钟后的矫顽磁力与升温速率关系图； 图5B为30nm的FePt合金薄膜以升温速率IO(TC /sec加热至不同温度并持温3分钟后的矫顽磁力与退火温度关系图； 图5C为30nm的FePt合金薄膜以升温速率IO(TC /sec加热至700。C并持温不同时间后的矫顽磁力与持温时间关系图。具体实施例方式本专利技术提供一种利用快速热退火处理的高密度磁记录薄膜，其包含一基板以及一铁磁性层，其中该基板为玻璃基板或硅基板，而该铁磁性层利用直流磁控溅镀(directcurrent magnetron sputtering)形成于该基板上。该铁磁性层为一铁基合金(Fe-basedalloy)，较佳地为一铁铂(FePt)合金，其厚度为30nm。初镀的FePt合金薄膜接着在升温速率介于60 IO(TC /秒、温度介于600 80(TC、持温时间180秒的条件下进行一快速热退火处理，其中该快速热退火处理在氩气(Ar)的保护气氛中进行。经由该快速热退火处理后的高密度磁记录薄膜的矫顽磁力值大于60000e，且具有孤立不连通的扇区，具备应用于高密度磁记录媒体的潜力。 请参阅图l，其是本专利技术一较佳实施例的高密度磁记录薄膜的膜层结构。根据图l，本专利技术的高密度磁记录薄膜1包含一基板11以及一铁磁性层12。该基板11是以玻璃或硅制成，而该铁磁性层12利用直流磁控溅镀形成于该基板11上，这里，铁磁性层12也可以采用本领域公知的其它手段形成于该基板11上。其中该铁磁性层12的材料选自铁基合金，较佳地为FePt，且其厚度为30nm。该铁基合金中的铁含量为40 60at^，较佳地为Fe50Pt50。 根据图l，本专利技术一较佳实施例的高密度磁记录薄膜1包含一硅基板11及一FePt铁磁性层12， 30nm的FePt铁磁性层12的溅镀功率控制在Fe为50watt (瓦特)及Pt为10watt，硅基板11温度为室温，溅镀腔体氩气压力固定在10mTorr (毫托)，基板转速固定在10rpm(转每秒)，初镀膜放入一升温速率60 IO(TC /秒、温度介于600 80(TC间、持温 时间180秒、具氩气气氛保护的快速热退火炉中退火后炉冷，而产生一具有高磁晶异向性 常数的面心正方晶体结构有序的Ll。FePt硬磁相，藉以获得一高性能磁记录合金薄膜。 本专利技术的FePt合金薄膜的磁性质是利用震动样品磁度仪(VibratingSamp 1 e Magnetometer, VSM)测量，相结构是以X-光绕射仪(XRD)的Cu_K a鉴定，表面形貌是利用 原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)观察，扇区分布是以磁力显微镜(Magnetic Force Microscopy, MFM)观察。 初镀30nm的FePt合金薄膜放入一升温速率100°C /秒、温度700°C 、持温时间180 秒、具氩气气氛保护的快速热退火炉中退火后炉冷。 比较例一 初镀30nm的FePt合金薄膜放入一升温速率20°C /秒、温度700°C 、持温时间180 秒、具氩气气氛保护的快速热退火炉中退火后炉冷。 比较例二 初镀30nm的FePt合金薄膜放入一升温速率100°C /秒、温度500°C 、持温时间180 秒、具氩气气氛保护的快速热退火炉中退火后炉冷。 比较例三 初镀30nm的FePt合金薄膜放入一升温速率100°C /秒、温度700°C、持温时间1 秒、具氩气气氛保护的快速热退火炉中退火后炉冷。 请参阅图2A 2D，其分别为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用快速热退火处理的高密度磁记录薄膜，其包含：　　一基板；及　　一铁磁性层，形成于所述基板上，　　其中所述铁磁性层在升温速率介于６０～１００℃／秒、温度介于６００～８００℃、及持温时间介于５～１８０秒下进行所述快速热退火处理，以获得所述高密度磁记录薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜吉，郭博成，沈智隆，陈松柏，张庆瑞，
申请(专利权)人：陈胜吉，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]