高各向异性CoPt垂直磁记录介质及其新型fcc中间层的研究

垂直磁记录具有超越纵向记录的多项优势，可望在不远的将来实现Tbits/in^2量级的面密度，但是在发展进程中仍然面临继续提高介质的各向异性、减小记录层与软磁衬底的间隙以及寻求高效实用的垂直取向诱导中间层等方面的挑战。本项目拟选用CoPt合金作为磁性记录层材料，通过研制新型fcc衬底材料，用不同元素和/或化合物的掺杂来精确控制衬底、中间层以及记录层的晶格失配度，掌握减少堆垛层错的技术，从而获得高垂直各向异性；同时通过中间层材料选择和介质设计提高写入场梯度，并借助新型衬底和中间层的结晶生长诱导降低垂直取向分散，获得具有高垂直取向度的精细晶粒结构；用微磁学模型分析衬底和记录层的微结构与磁性能之间的关联，理解和掌握垂直介质的热稳定性、开关场分布以及反磁化机制的变化。通过本项目的研究可获得具备高各向异性、良好热稳定性和读写特性的垂直介质，为超高密度垂直磁记录系统的性能提升奠定基础。

本课题的预定目标主要是开发新型的fcc中间层来诱导出CoPt介质的垂直取向，而且采用磁性中间层还能减小磁性记录层与软磁层的间隙，进而提高写入场梯度并实现新材料替换。为此我们选取fcc结构的软磁性Ni和非磁性Cu进行研究，完成了以下几方面的研制工作：1) 顺利实现了Ni fcc (111)的择优取向生长，后续沉积Cu、Ru、CoPt层时也能诱导出hcp (002)织构，可以作为中间层材料使用，但我们实验中的结晶状态还需进一步改善。2) 以Cu为预衬底时其fcc (111)织构可顺利形成，在Ru层辅助下可实现CoPt层的hcp (002)外延生长，但Cu层的沉积条件对CoPt层磁性影响较大，需进一步探索并准确控制沉积参数才能获得更好的垂直磁性。