论文摘要
随着磁记录技术的发展,记录密度飞速增长,单个记录位的面积也越来越小,就面临着两个问题的挑战：一个就是记录介质的超顺磁性极限；另一个就是对面积越米越小的单个记录位信息的快速读写操作。微磁学(micromagnetics)理论与数值计算相结合的微磁学模拟是磁学领域的新兴研究方向,它可以模拟计算任意形状结构的磁滞回线、磁导率、磁畴、磁谱以及信息的读写过程,为实验提供指导,解释实验现象并验证理论预测。本论文首先介绍了超高密度磁记录材料的研究现状以及其发展趋势,微磁学模拟出现的客观需要及其重要地位,对微磁学的基本理论及相关模拟计算做了一个简单的介绍。结合本实验室研究的基础和已有的成果,我们研究了极具发展潜力的超高密度垂直磁记录介质Llo结构的FePt/IM/CrW单层膜(其中IM为中间层Pt或者W)。以磁晶各向异性能和磁弹性能为核心,对不同中间层的具有良好垂直取向的Llo相FePt合金单层膜进行了微磁学研究。首先,我们研究了四角磁晶各向异性对FePt薄膜磁滞回线的影响。四角各向异性对两种薄膜的影响是一致的,因此,我们仅以W中间层的FePt薄膜为例,在没有四角各向异性时,FePt薄膜为理想的垂直于膜面的单轴磁晶各向异性,而随着面内四角磁晶各向异性的增大,薄膜的面内的矫顽力明显增大,面内回线的饱和磁场增大,而饱和磁化强度有所降低,同时垂直膜面方向的回线矫顽力,饱和磁场以及回线的方形度均明显降低。对于两种不同中间层的薄膜,垂直膜面方向的矫顽力跟面内的矫顽力相当,从我们模拟的最佳结果看,这主要是因为四角磁晶各向异性在面内导致了较大的立方各向异性的缘故。其次,我们又定性地分析了薄膜面内的应力来源及大小。对于FePt薄膜,随着衬底层中W含量从0增加到15%时,CrW合金的晶格常数变大,Cr(200)面和FePt(001)面之间的错配度也相应增大,这就说明在FePt合金薄膜的面内存在着伸张内应力σ(?)。通过应力的定性分析,我们得到W中间层的FePt薄膜而内沿x轴方向的总应力大约为570MPa(包括内应力和外应力),模拟结果为544PPa。而对于Pt中间层的FePt薄膜,如果我们仅考虑内应力799MPa,模拟结果为805MPa,那么两种不同中间层的FePt薄膜磁滞回线模拟结果及应力分析与实验结果非常符合。这可能是由于Pt中间层的引入,抑制了衬底层中Cr元素向FePt层中的扩散,从而抑制了两层之间的外应力。