[發明專利]CoPt/Ta垂直磁化膜的雙層結構材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210245272.9
• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN102789786A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 程曉敏;劉臨利;繆向水;劉輝;洪瑋;關夏威
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G11B5/851
• 分類號: G11B5/851;C23C14/14;C23C14/34
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于信息存儲領域，具體涉及一種可用于提高CoPt膜垂直磁性能的CoPt/Ta雙層結構材料及其制備方法。

背景技術

在計算機的外部存儲器中，磁存儲技術發展迅速，并形成了巨大的產業。近年來磁存儲介質的存儲密度以每5年增加10倍的速度迅速發展。隨著磁記錄密度的進一步提高，記錄單元的尺寸減小，從而單位記錄單元內的磁性晶粒尺寸迅速減小，水平磁記錄(磁化方向與記錄介質的運行方向平行)遇到超順磁效應的限制。超順磁效應會導致記錄信息在外界熱擾動的影響下變得不穩定，甚至丟失，從而限制了介質記錄密度的提高。為了進一步提高存儲密度，垂直磁記錄技術(記錄位的磁化方向與記錄介質的表面垂直)獲得廣泛關注。垂直記錄的思想于1975年由日本的Iwasaki博士第一次提出。在垂直記錄介質中，磁性顆粒的易磁化方向垂直于記錄介質薄膜表面。

垂直記錄技術相比于水平記錄技術具有以下兩點優勢：

首先，垂直記錄使用單極磁頭與軟磁底層配合進行讀寫。與水平記錄使用的環狀磁頭相比，垂直記錄技術可以在雙倍矯頑力的記錄介質上進行讀寫。這使得在垂直記錄介質中可以采用更高磁晶各向異性的材料。在相同信噪比(Signal?to?Noise?Ratio，SNR)和熱穩定性情況下，記錄介質中的磁性顆粒的體積可以更小，因而，垂直磁記錄介質可以支持更高的記錄密度。

其次，垂直記錄中的磁性顆粒具有垂直于薄膜表面的強單軸各向異性。這使得磁性顆粒的翻轉場分布更小，記錄單元之間的過渡區間更窄。更窄的過渡區間有利于提高信噪比，有利于記錄密度的進一步提高。

世界上首個基于垂直記錄技術的商用硬盤模型由美國希捷公司于2006年做出。2007年，美國西部數據公司報道了基于CoCrPt記錄介質、密度為520G/in²的演示產品，Wood等的模擬結果顯示垂直記錄可以支持超過1T/in²的記錄密度。

在垂直磁記錄硬盤中，隨著記錄密度的進一步提高，當磁記錄位及其顆粒尺寸減小到一定程度時，存儲的信息仍將由于超順磁效應而變得不穩定。為了使得記錄位內多數磁性顆粒的磁矩在足夠長的時間內保持其磁化方向，磁記錄介質的各向異性能必須足夠高。在常溫條件下，要想穩定記錄信息至10年以上，記錄介質的熱穩定性因子(Thermal?Stability?Factor＝K_uV/k_BT)必須要大于60。同時滿足高信噪比和熱穩定性這兩個相互競爭的要求是進一步提高硬盤磁記錄密度的關鍵。

垂直磁記錄材料因有較好的熱穩定性及較高的記錄密度，為實現超高密度信息存儲提供了有利條件。垂直磁記錄要求在熱穩定前提下磁性顆粒尺寸盡量小，為了提高熱穩定性，必須采用具有較高磁各向異性能(K_u)的材料作為磁記錄介質。具有L1₀結構的等原子比CoPt是一種有序的正四方相，沿c軸方向Co和Pt原子層交替排列，c軸比a軸略短，c軸為易磁化方向，這種沿c軸壓縮變形的四方結構使CoPt合金具有高達(10⁶-10⁷J/m³)的垂直磁各向異性能和高矯頑力和較好的抗腐蝕性能，可以有效提高比特位的熱穩定性，降低介質噪聲，并且可以大幅度提高磁記錄密度，因而在超高記錄密度磁記錄介質方面有很大的應用潛力，很適合作為超高密度垂直磁記錄材料。

在高密度垂直記錄介質的工業運用中，存在為了獲得L1₀相，需要300℃以上的基片溫度或500℃以上的熱處理溫度。高溫會使得顆粒尺寸難以控制，也會延長產品的生產周期，最終增加工業生產的成本的問題。目前，研究者們都致力于選用合適的底層(如Ag，C，BN)，誘導CoPt合金薄膜的磁晶顆粒向(001)垂直取向生長。或者通過摻入第三種非磁性雜質(如Ag，Si₃N₄，Al₂O₃，SiO₂，B₂O₃，BN，TiO₂，B)，不僅降低退火溫度，還可以大大減弱晶粒間的磁交換耦合作用。

發明內容