论文摘要
由于在超高密度磁存储技术、磁阻传感器、磁随机存储器等诸多方面有着广泛的应用前景,微米、纳米磁性单元阵列最近吸引了越来越多的兴趣。目前,磁性单元研究包括微米、亚微米以及纳米尺度的磁性单元的制作及其特殊的磁特性研究。这些微小的单元的磁特性与大块材料以及连续膜的磁性有着诸多的不同之处。各向异性、单元之间的相互作用以及不同状态的磁畴结构是其中的几个最重要的问题,它们对于磁滞回线、矫顽力、剩磁、饱和场都有影响,而这些参数对于磁性单元的应用是很重要的,虽然已经有大量的工作对其进行了研究,但由于磁性单元结构磁性的复杂性,还需要进行更多的研究。在众多的磁性材料中,CoFe被认为是在自旋电子学领域有着广泛应用前景的铁磁性材料之一。本文以采用磁控溅射在Si衬底上沉积Ta＼Co0.9Fe0.1＼Ta的三明治薄膜为基底,采用全息光刻-离子束刻蚀技术制作微米、亚微米以及深亚微米的Co0.9Fe0.1单元结构,并研究了Co0.9Fe0.1单元磁性。论文的主要工作包括:一.Ta＼Co0.9Fe0.1＼Ta单元阵列的全息光刻离子束刻蚀制作研究1)全息光刻获得二维图形的研究。本文采用苏州瑞红公司RZJ-390型正性光刻胶,系统研究了劳埃镜光路两次曝光制作二维的光刻胶图形从孔阵到点阵的演变过程,及其与曝光量和显影时间的关系,得出获得二维光刻胶孔阵和点阵的最佳曝光量与显影时间。讨论了全息光刻工艺的影响因素,探讨了优化的工艺参数组合。2)高反射率基底垂直驻波图形及其消除方法的研究。磁性材料具有高反射率,实验测得50nm厚的Ta＼Co0.9Fe0.1＼Ta薄膜对于波长为441.6nm的全息光刻激光光源具有较大的反射率,全息光刻的基底反射形成的垂直驻波将对光刻胶图形产生严重影响。惯用的减少垂直驻波影响的方法是使用抗反膜（ARC）,也有采用增加曝光量的方式来减少垂直驻波。但是,使用抗反膜的工艺复杂,增加曝光量则使得光刻工艺的可重复性以及可控性下降,本文利用光刻胶灰化工艺很好地消除了垂直驻波的影响,使得高反射基底全息光刻可控性得以提高。3)全息光刻实现100nm以下图形尺寸的方案研究。利用增加曝光量、增加两相干光夹角的方法获得了特征尺寸200nm的一维光刻胶条纹图形和特征尺寸100nm的二维点阵图形。利用光刻胶灰化工艺的各向同性,将光刻胶灰化技术引入纳米级精确可控光刻胶图形研究,制得了单元尺寸为150nm的光刻胶图形。4)Co0.9Fe0.1合金膜图形化氧化防护研究。由于离子束刻蚀后,大量单元侧壁暴露在空气中,因此Co0.9Fe0.1会被氧化。采用XPS研究了刻蚀后样品中的元素氧化情况,表明在空气中放置一周后的样品中的Fe大部分被氧化成三价氧化物。为了防止样品的氧化,我们采用刻蚀后原位溅射生长Au薄层的方法,很好地解决了样品氧化问题。二.Co0.9Fe0.1单元阵列的磁性研究将软X射线磁性圆二色（SXMCD）技术引入到铁磁性微结构表征的研究中。以国家同步辐射实验室的磁性圆二色实验站为平台,探讨了XMCD技术用于磁性微结构单元表征所需要的条件。研究了样品有效吸收面积减小对于XMCD谱的影响。采用SMOKE、SQUID获得了多种Co0.9Fe0.1磁性深亚微米图形单元的室温的磁滞回线。得到其饱和磁场强度、矫顽力等重要的磁性。利用磁力显微镜（MFM）获得了Co0.9Fe0.1磁性深亚微米图形单元磁畴结构,并分析了其磁畴形态。我们的研究成果与已有的研究结果吻合,并丰富了铁磁性亚微米单元磁性研究技术。
论文目录
摘要ABSTRACT目录第1章 绪论1.1 引言1.2 磁性微纳米结构的应用前景及研究现状1.2.1 图形记录介质1.2.2 自旋电子器件1.3 本论文的研究工作和论文结构参考文献第2章 微磁学基础2.1 概述2.2 磁性纳米结构的制作2.2.1 电子束光刻2.2.2 X射线光刻2.2.3 全息光刻2.2.4 其他技术2.3 磁性微纳米结构的磁特性2.3.1 单个磁性纳米点的磁性2.3.2 阵列点的相互作用2.4 小结参考文献第3章 全息离子束刻蚀制作磁性微结构研究3.1 概述0.9Fe0.1薄膜生长'>3.2 Co0.9Fe0.1薄膜生长0.9Fe0.1薄膜的特性'>3.2.1 Co0.9Fe0.1薄膜的特性0.9Fe0.1薄膜的磁控溅射生长'>3.2.2 Co0.9Fe0.1薄膜的磁控溅射生长3.3 全息光刻基础3.3.1 光刻胶涂覆工艺3.3.2 全息光刻3.4 二维光刻胶图形全息曝光、显影工艺3.4.1 基本实验条件3.4.2 正性光刻胶全息曝光与显影3.5 全息光刻垂直驻波的影响研究3.5.1 全息光刻垂直驻波的垂直驻波3.5.2 消除全息光刻中垂直驻波图形的方法3.5.3 光刻胶灰化工艺原理与实验3.6 制作特征尺寸100纳米左右光刻胶图形方法研究3.6.1 调节全息光刻参数获得100nm特征尺寸的光刻胶图形3.6.2 光刻胶灰化修减光刻胶图形研究3.7 全息光刻中的其它问题3.7.1 两相干光光强不同3.7.2 脱胶3.7.3 杂散光的影响3.8 离子束刻蚀与氧化防护研究3.8.1 离子束刻蚀物理基础3.8.2 离子束刻蚀后的磁性图形的氧化防护3.9 本章小结参考文献第4章 磁性微结构的XMCD研究4.1 XMCD简介4.1.1 XMCD的历史4.1.2 XMCD原理4.2 XMCD技术以及国家同步辐射实验室SXMCD实验站简介4.2.1 XMCD实验技术4.2.2 国家同步辐射实验室SXMCD实验站简介4.2.3 XMCD技术的应用0.9Fe0.1合金磁性微结构的XMCD研究'>4.3 Co0.9Fe0.1合金磁性微结构的XMCD研究0.9Fe0.1合金磁性微结构的XMCD谱采集条件'>4.3.1 Co0.9Fe0.1合金磁性微结构的XMCD谱采集条件0.9Fe0.1合金磁性微米线条结构XMCD研究'>4.3.2 一维Co0.9Fe0.1合金磁性微米线条结构XMCD研究0.9Fe0.1合金磁性深亚微米点的XMCD研究'>4.3.3 二维Co0.9Fe0.1合金磁性深亚微米点的XMCD研究4.4 小结参考文献第5章 磁性二维点阵周期结构的磁性研究0.9Fe0.1磁性亚微米点阵周期结构的磁滞回线研究'>5.1 Co0.9Fe0.1磁性亚微米点阵周期结构的磁滞回线研究0.9Fe0.1磁性亚微米点阵结构的SMOKE磁滞回线'>5.1.1 20nm厚Co0.9Fe0.1磁性亚微米点阵结构的SMOKE磁滞回线0.9Fe0.1磁性亚微米点阵结构的SQUID磁滞回线'>5.1.2 50nm厚Co0.9Fe0.1磁性亚微米点阵结构的SQUID磁滞回线0.9Fe0.1磁性亚微米点阵结构的磁力显微镜研究'>5.2 Co0.9Fe0.1磁性亚微米点阵结构的磁力显微镜研究5.2.1 铁磁体的磁畴5.2.2 磁力显微镜原理5.2.3 MFM成像质量的影响因素0.9Fe0.1磁性亚微米点阵结构的MFM研究'>5.2.4 Co0.9Fe0.1磁性亚微米点阵结构的MFM研究5.3 小结参考文献第6章 总结与展望攻读博士期间发表的论文致谢
相关论文文献
标签：磁性微结构论文; 全息光刻论文; 磁滞回线论文;
