[發明專利]一種相變溫度可調的FeRhPt復合薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201210251569.6
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102779533A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 陸偉;陳哲;何晨沖;嚴彪
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G11B5/84
• 分類號: G11B5/84;H01F10/12;C23C14/35;C23C14/18;C23C14/58
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明涉及磁性材料領域，具體公開了一種相變溫度可調的FeRhPt復合薄膜及其制備方法。

背景技術

現有研究已經發現，在一個較低的溫度范圍內（330K～350K）FeRh合金具有一個從反鐵磁到鐵磁的一級相變。這一相轉變被認為是與Fe50Rh50合金的CsCl型體心立方結構有關。

Fallot在1938年第一次發現具有CsCl結構的有序FeRh基合金有一級反鐵磁/鐵磁相變。從室溫加熱到相變溫度(大約為350K)，有序的FeRh合金經歷了一個從AFM到FM的磁相變，同時有一個10K左右的磁滯后（J.Lommel?and?J.Kouvel,J.Appl.Phys.,Vol.38,pp1263～1264,1967）。進一步研究發現相變過程中伴隨著1%-2%的晶胞體積膨脹、電阻率的降低和一個很大的熵變。另外，在J.Appl.Phys.,Vol.74,pp?3328,1993;J.Appl.Phys.,Vol.90,pp6251,2001以及IEEE?Tran.Magn.,vol.40,pp?2537,2004等文獻中也研究了FeRh合金的相變。利用FeRh有序合金的反鐵磁/鐵磁一級相變行為，J.Thiele等（IEEE?Tran.Magn.,vol.40,pp?2537,2004）開發了用于熱輔助磁記錄的FeRh/FePt雙層薄膜；Zhou等（美國專利US20090052092A1）開發了含有FeRh層的垂直磁記錄磁頭；E.Fullerton等（美國專利US007372116B2）開發了具有熱輔助翻轉的磁隨即存儲器單元。

通常情況下，CsCl結構的有序FeRh合金反鐵磁/鐵磁相變的溫度在350K左右。但是其相變溫度對樣品的成分很敏感，可以通過摻雜來調節。添加少量的Ir或者Pt能提高相變溫度而加入少量的Pd能降低相變溫度。通過調節FeRh基合金的反鐵磁/鐵磁相變溫度，那么在，可以使該合金具有更廣泛技術應用的可能性，比如熱輔助磁記錄介質、自旋閥、磁制冷以及微納電機械系統等。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，通過在FeRh合金薄膜中添加不同量的Pt來調節合金薄膜的反鐵磁/鐵磁相變溫度，提供一種相變溫度可調的FeRhPt復合薄膜及其制備方法，使其滿足在更廣范圍上的技術應用。

本發明第一方面公開了一種相變溫度可調的FeRhPt復合薄膜，包括單晶MgO（001）基板以及其上的（FeRh）_100-XPt_X合金薄膜，并且x的取值范圍為0<x<20。

較優的，所述（FeRh）_100-XPt_X合金薄膜厚度為5～100nm。

本發明第二方面公開了前述相變溫度可調的FeRhPt復合薄膜的制備方法，步驟為：

1）薄膜的沉積：通過沉積法在單晶（001）MgO基板上沉積（FeRh）_100-XPt_X合金薄膜，其中x的取值范圍為0<x<20；

2）退火處理：基板自然冷卻后，在真空中對沉積獲得的薄膜進行退火處理得到FeRhPt復合薄膜。

較優的，所述沉積法為物理氣相沉積法。

更優的，所述沉積法為磁控濺射沉積法。

所述磁控濺射沉積法為：采用Fe₅₀Rh₅₀合金靶材和Pt靶材共濺射的方法，在氬氣氣氛中進行濺射。

最優的，所述磁控濺射沉積法的條件為：濺射時基板溫度100～500℃；濺射腔的背底真空度0.7×10^-5～×10^-5Pa，濺射時氬氣氣壓1～20Pa。

最優的，磁控濺射沉積法濺射過程中基板以5轉/分鐘～30轉/分鐘的速率旋轉。

較優的，所述退火處理的條件為：真空度1×10^-5～10×10^-5Pa，退火溫度400～700℃，退火時間0.5～4小時。

本發明第三方面公開了前述相變溫度可調的FeRhPt復合薄膜作為磁記錄介質的應用。