磁性金属纳米阵列超高密度大面积分立存储介质研究

本项目拟解决磁记录介质的应用要求高密度、高信噪比，高热稳定性和易写入，在微型化过程中面临三个相互制约的关键科学和技术难题，重点研究通过制备工工艺的改善获得尺寸和空间分布均匀，成分和结构有序可控的分立磁存储介质；获得高单轴各向异性的磁性纳米阵列，减小超顺磁极限现象发生的临界尺寸，提高临界温度和热稳定性；通过控制磁存储基本单元之间和单元内软、硬磁的交换耦合，在提高信噪比的同时，降低矫顽力，同时实现高热稳定性和易写入特性；实现分立磁性金属纳米阵列分立存储介质在超快过程中的磁畴进动和翻转图像，为磁记录介质数据率的提高提供依据；为国家的信息产业等领域做出应有的贡献。取得的主要成果如下：.(1). 磁性金属纳米阵列超高密度磁存储分立介质的可控生长. 利用分子束外延，在Si(111衬底上成功获得尺寸均匀的磁性Fe, Co等磁性纳米金属点阵列，实现磁性金属纳米阵列超高密度磁存储分立介质的可控生长。.（2） 磁性金属纳米阵列的磁各向异性调控.通过衬底修饰调控磁各向异性，获得高单轴各向异性的磁性纳米阵列。通过斜入射手段，使单轴磁各向异性提高一个数量级，改善了其热稳定性，延缓超顺磁性发生。.通过改变加热电流的方向导致Si(111)衬底原子台阶宽度连续变化），进而成功实现对原子台阶上Fe外延超薄膜的磁各向异性进行连续调控。发现随着衬底处理电流与台阶夹角的增大，磁各向异性逐渐由六重对称转变为单轴各向异性。这一发现不但有助于加深对低维磁性纳米结构磁各向异性的理解，而且提供了一种调控磁各向异性的新途径。.（3）分立磁性存储单元间的交换耦合辅助介质的读写. 通过在FePt和Fe层间溅射Cr2O3及Cr2O3/Cu中间隔离层制备具有交换耦合的复合薄膜。发现有效临界相关长度与隔离层Cr2O3的厚度存在非线性的依赖关系，含有Cr2O3/Cu的PtFe/Fe复合薄膜比含有Cr2O3 的复合薄膜具有更高的内禀矫顽力。通过控制软、硬磁的交换弹性耦合，在提高信噪比的同时，降低矫顽力，同时实现高热稳定性和易写入特性。.（4）磁记录单元反磁化过程与超快动力学过程. 利用紫外光曝光（PL）等微加工技术在膜面内设计和加工，设计微结构，获得形状、尺寸和空间分布均匀、可控的Co/Ni垂直磁性各向异性的金属纳米阵列分立存储介质；通过时间分辩磁光Kerr显微镜对分立磁存储结构单元进行了超快动力学研究