铋原子对FePtAu纳米复合薄膜有序化温度影响

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2013.11.014铋原子对FePt/Au纳米复合薄膜的有序化温度的影响梅雪珍1，冯春2，李宝河3(1.北京矿冶研究总院，北京100160；2.北京科技大学材料物理与化学系，北京100083；3.北京工商大学数理部，北京100037)摘要：采用在FePt/Au多层膜结构中掺杂铋原子的方法，通过界面调控作用，对薄膜的微结构进行改善，有效降低了复合薄膜的有序化温度，同时保持垂直磁各向异性。结果表明，在退火过程中，铋原子在薄膜中的扩散作用可能会增加薄膜的缺陷浓度，促进薄膜的有序化进程，将其有序化温度从500℃降低到45

2、0℃。关键词：FePt/Au复合材料；表面活化剂；有序化温度中图分类号：TB34文献标志码：A文章编号：1007-7545（2013）11-0000-00EffectofDopedBismuthAtomsonOrderingTemperatureofFePt/AuNanocompositesMEIXue-zhen1，FENGChun2，LIBao-he3（1.BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing100160,China;2.DepartmentofMaterialsPhysicsandCh

3、emistry,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China;3.SchoolofSciences,BeijingTechnologyandBusinessUniversity,Beijing100048,China）Abstract：BismuthatomsweredopedintoFePt/AucompositefilmstoimprovefilmmicrostructureviainterfaceregulationandreduceorderingtemperatureofFePt/Auco

4、mpositefilmswhileprependicularmagneticanisotropywaspreserved.TheresultsshowthatBiatomicdiffusionsinfilmtendtoincreasefilmdefectdensity,whichfacilitatesorderingofcompositefilms.Theorderingtemperatureoffilmsisreducedfrom500℃to450℃.Keywords:FePt/Aufilmcomposites;surfactant;orderingtemperatur

5、eL10-FePt合金薄膜具有非常高的磁晶各向异性能（7×106J/m3），可以在其颗粒尺寸小到3nm时仍然保持良好的热稳定性，成为未来超高密度磁记录介质的首选材料之一[1]。然而，为满足超高密度磁记录的要求，L10-FePt合金薄膜应用于磁记录介质需解决以下问题[2-4]：1）为避免薄膜具有过大的晶粒尺寸和较粗糙的界面，必须尽量降低由面心立方fcc-FePt相向面心四方L10-FePt相转变的有序化温度；2）为满足垂直磁记录的要求，必须实现FePt薄膜的垂直磁各向异性。3）为提高介质材料的信噪比，必须尽可能降低磁性颗粒之间的磁耦合作用。近年来，针对上述实用化中遇到的问题

6、，科研人员进行了很多研究。如采用多层膜结构或在薄膜中掺杂少量表面能较低的原子改善薄膜的微结构，从而降低FePt薄膜的有序化温度[5-7]，提高其磁性能；利用某些与FePt晶格匹配的底层或缓冲层可以引导FePt的垂直膜面外延生长[8-9]，使薄膜具有良好的垂直磁各向异性。但是以上方法制备的薄膜仍然具有较强的颗粒间磁耦合作用，这不利于降低介质的信噪比。将FePt颗粒埋入一些稳定的非磁性母体中形成颗粒膜[10-12]可以有效减小FePt颗粒间的磁耦合作用。但由于纳米颗粒膜的有序化过程较困难，所以通常也会导致薄膜有序化温度的升高，同时也难以控制薄膜的垂直磁各向异性。然而，Feng

7、等[13]研究表明，在MgO（001）单晶基片上，利用FePt/Au多层膜中金原子以及多层膜结构对薄膜微结构的改善，可以制备出具有优良综合磁学性能的L10-FePt薄膜（包括高矫顽力、良好的垂直磁各向异性、晶粒细小且无颗粒间磁耦合作用）。虽然多层膜结构的界面能及金原子的扩散对薄膜的有序化起到一定的促进作用，使薄膜的有序化温度从600℃降低到500℃，但仍然过高，不利于工业生产。所以，从应用角度出发，在保证FePt/Au多层膜优良的磁性能、垂直磁各向异性及较低的磁耦合作用的前提下，进一步降低其有序化温度具有重要的意义。本文通过材