● 摘要
由于信息技术与信息产业的迅速兴起，人们需要存储和处理的信息量急剧增长，由此带动了垂直磁记录技术的迅速发展。垂直磁记录底层软磁薄膜在整个垂直磁记录系统中的重要地位要求它不仅具备优良的软磁性能，同时还能降低读出信息时产生的噪音。研究垂直磁记录底层材料具有理论意义与应用价值。目前主要用于制备底层薄膜的材料有传统的Fe基以及Co基非晶合金，如FeTaC、CoTaZr、CoNbZr等；纳米晶双相合金以及FeCo系非晶合金，也因为其具有高于传统Fe基和Co基非晶的饱和磁化强度而备受瞩目。本课题主要针对FeCoNbB薄膜，研究了功率、气压、缓冲层等制备工艺以及不同缓冲层对其结构与磁性能的影响规律，并进行了偏置磁场与薄膜各向异性的相互关系研究，探讨各向异性形成的内在机制。对薄膜结构及磁性能的研究表明，Nb含量在很大程度上影响薄膜的微观结构以及磁性能。Nb含量为4.9at%时有利于获得软磁性能优良的晶化FeCoNbB薄膜；而Nb含量为7.5at%时可得到矫顽力为1Oe 的非晶态薄膜。此外，比较玻璃基片，采用Si基片、且靶基距为70mm时，有利于提高薄膜磁性能。针对不同缓冲层对FeCoNbB薄膜的影响研究表明，70W，0.8Pa下射频溅射的Co缓冲层不但可以降低FeCoNbB薄膜的矫顽力，还可以减小其表面粗糙度。但是，由于Co缓冲层自身较差的软磁性能，随着缓冲层厚度的增加，FeCoNbB薄膜的矫顽力也随之增大。进一步研究表明，利用Ni作为缓冲层，可以很好地解决这一问题。在上述研究基础上，进一步研究了偏置磁场与薄膜各向异性的关系。研究表明，FeCoNbB薄膜的易磁化轴沿偏置磁场取向。然而经过250℃、30min热处理后，各向异性消失。Nb含量较少时，薄膜的各向异性场随偏置磁场的增加而增加，并在偏置磁场大于30Oe时稳定于45Oe附近。进一步研究薄膜中的易磁化方向与偏置磁场以及应力状态的关系的结果表明，压应力不利于面内各向异性的形成，当Nb含量大于10at%时，薄膜呈现垂直各向异性。通过少量Si元素的添加使饱和磁致伸缩系数减小，从而抑制了垂直各向异性。此外，偏置磁场能改变薄膜的应力状态，对面内各向异性以及垂直各向异性均有贡献，最佳偏置磁场值约为45Oe。