SmCo5纳米点阵列的制备及磁性研究

信息技术与信息产业的发展要求硬盘具有更大的容量与更高的记录面密度, 而硬盘实现更高记录面密度的方案之一是采用高磁晶各向异性的图案化磁记录介质。SmCo5纳米点阵列是具有高磁晶各向异性的图案化记录介质，适合用作未来超高密度磁记录介质的侯选材料。本项目采用电子束曝光、刻蚀与纳米压印和溅射制备低缺陷、小尺寸的SmCo5纳米点阵，探索形成二维有序的纳米孔图形模板、纳米压印精确复制模板纳米图形的微电子工艺与制备SmCo5纳米点阵列的溅射工艺和相关机理；实验测量SmCo5纳米点阵列的磁特性，研究SmCo5纳米点阵列磁特性和点阵形状、尺寸与周期的变化规律，分析其磁化反转机制；在此基础上，采用TiW、W等籽晶层与Cu复合底层结构与真空磁场退火工艺来提高SmCo5纳米点阵列易磁化轴的垂直取向度和垂直磁各向异性，并探明其作用机理。预期研究成果对于实现超高密度磁记录具有重要意义。

本项目研究了微米/纳米尺度孔径阵列模板的制备工艺与SmCo5垂直磁各向异性薄膜的溅射工艺、膜层结构，在此基础上溅射制备了SmCo5、FePt纳米点阵并对其形貌与磁特性进行了表征，取得的主要研究成果包括：（1）优化了红外光刻的曝光、刻蚀工艺参数，在Si片上制备了二维有序、表面平坦的微米级圆孔阵列。（2）采用电子束曝光和ICP刻蚀工艺成功制备了二维有序、规则排列的百纳米级圆孔阵列，采用两步阳极氧化法成功制备了二维有序的几十纳米孔径AAO模板。（3）采用磁控溅射成功制备了高择优取向与表面平整度的Cu(111)/TiW与Cu（111/W双层结构底层材料，并在这些底层上溅射制备了具有垂直磁各向异性的Sm(CoCu)5 与Sm(CoAl)5薄膜。（4）在多孔AAO模板上溅射制备了二维有序、规则排布的SmCo5与FePt纳米点阵列，这些阵列的形貌及其点阵参数达到了项目计划书的要求，FePt纳米点阵列的磁性能满足了项目计划书的指标要求。（5）发表/接收学术论文13篇，其中SCI收录6篇，申请国家发明专利1项，培养博士后1人，博士研究生2人，硕士研究生6人。