● 摘要
随着数字化技术的飞速发展，需要传输、记录大量的信息，因此要求磁记录向高密度化方向发展。开发超高密度磁记录介质是提高磁记录密度的关键。L10相FePt合金以其优异的c轴磁晶各向异性（Ku = 7×107erg/cm3），矫顽力可达数千Oe，化学稳定性良好成为人们关注的热点。然而，较高的有序化温度不仅与传统的磁记录介质制备工艺不能相容，还会造成晶粒长大而降低磁记录性能，严重制约了FePt薄膜材料的应用。因此研究如何降低其有序化转变温度的同时，保护其优异的磁学性能，实现高密度磁记录应用具有重要的理论意义与应用价值。
本课题采用磁控溅射法制备FePtCu，FePtCuNb，FePtCuAg 合金薄膜，研究 Cu, Nb，Ag含量与热处理工艺对薄膜组织结构、磁学性能以及有序无序转变的影响规律，揭示 Cu, Nb, Ag添加对 FePt 基合金薄膜性能的作用机理。
针对不同成分合金薄膜的组织结构研究表明，本实验中薄膜均为纳米尺寸的柱状晶结构。不同于通常观察到的其他溅射仪器制备的柱状晶薄膜，晶柱由大量小的等轴晶粒组成。薄膜晶粒尺寸迅速增大的温度区间与FePt基合金薄膜发生有序化转变的温度重合，说明薄膜有序化伴随晶粒长大过程。透射电镜结果表明，Nb元素在合金薄膜中起细化晶粒的作用，而Ag元素的析出导致晶格完整性降低，部分FePt超晶格峰消失。
研究了不同成分对合金薄膜磁学性能的影响规律，结果表明，没有掺杂的FePt薄膜在550 °C高温热处理后，矫顽力最高，可达9 kOe。当热处理温度为350 °C时，保温20 min，Cu含量为16.01 at.% 的合金矫顽力最高，可达1.4 kOe。不同Nb添加量的FePtCuNb合金薄膜，随Nb含量增加，其矫顽力先增大后减小。Nb掺杂0.7 at.% 时，矫顽力超过4 kOe。不同Ag添加量的FePtCuAg合金薄膜，随热处理温度增加，合金矫顽力单调增大，(Fe+Cu):(Pt+Ag)=1:1的薄膜硬磁性能最好。热处理温度为550 °C时，成分为(FeCu)50(PtAg)50的合金薄膜矫顽力可达到8.6 kOe。
进一步结合透射电镜观察研究了不同成分合金薄膜的有序化转变及其对性能的影响，发现Cu的加入可促进FePt基合金的低温有序过程。当Cu含量低于7.89 at.% 时，FePt基合金薄膜的无序-有序转变温度在350到450 °C之间。而Cu含量高于10.39 at.% 时，薄膜的有序化温度在300到350 °C之间。微量Nb添加在保持合金低温有序性能的基础上提高了薄膜矫顽力，而进一步增加Nb含量，合金有序化温度升高，由此推断Nb在晶界处偏聚，对Fe, Pt, Cu等原子的扩散产生影响，阻碍了合金的低温有序。Ag添加的薄膜低温有序性能较差，有序化温度在450 °C以上，对于成分为 (FeCu)47(PtAg)53和 (FeCu)46(PtAg)54的合金薄膜进行高温热处理，合金发生有序化转变且伴随着单质Ag的析出，使得晶格完整性降低进而阻碍了合金矫顽力的增加。