磁力显微镜二维针尖磁性层研究及磁信号表征

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1、．．山－词．户＇ｉ：；］！兔巧為抗巧＾ＵＮＩＶＥＲＳＬＥＣＴＲＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＩＴＹＯＦＥＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ论文题一目驗力歷臟潍针尖磁獅贼及磁信城征学科专业材料科学与工程学号２０１２２１０３０５５０作者姓名邓職蹤导教师王志红妍究员，指，占独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究王作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人己经发表或撰

2、写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。／作者签名：曰期：年曰＾＞：Ｔ＾月ク论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可［＾将学位论文的全＇部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）么

3、￣全作者签名：平參换导师签名：１（曰期：年如衣矿非；＇Ｉ分类号密级注1UDC学位论文磁力显微镜二维针尖磁性层研究及磁信号表征（题名和副题名）邓璐璐（作者姓名）指导教师王志红研究员电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业材料科学与工程提交论文日期2015.03.25论文答辩日期2015.05.19学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月30日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHON2-DIMENSIONALTIPMAGNETICLAYEROFMAGNETICFORCEMICROSCO

4、PYANDMFMSIGNALCHARACTERIZATIONAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MaterialScienceandEngineeringAuthor:DengLuluAdvisor:Prof.WangZhihongSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics摘要摘要作为扫描探针显微镜(SPM)的一员，磁力显微镜（MFM）在表征磁性薄膜的磁学性能起着至关重要的作用。

5、由于针尖磁性层的影响，MFM分辨率很低，考虑到磁性层形状影响的磁晶各项异性以及针尖磁畴磁矩排列取向的问题，所以本论文中所讨论的针尖为二维椭圆形针尖，选取磁性材料为坡莫合金，这样能够利用Matlab为磁力信号量化提供计算基础，从而寻找出提高分辨率的方法和依据。论文首先在绪论中对二维针尖进行可行性讨论；然后，利用OOMMF对针尖磁性层进行内禀磁学性质的研究，以及用现有的磁力显微镜表征椭圆型的磁性薄膜，选出最适合的针尖磁性层；最后，再选出合适的针尖磁性层与样品进行模拟计算，一方面，用Matlab模拟出磁记录介质与迷宫畴介质的样品磁化状态，另一方面，对磁力信号在不同针尖--样

6、品间距和不同针尖磁性层厚度下，进行模拟计算。基于上述研究方法，论文研究内容如下：首先，利用OOMMF模拟不同形状坡莫合金薄膜的完全磁化时的磁场强度，以及磁化反转时的起始反转磁场和完全反转磁场。当椭圆形坡莫合金薄膜厚度为40nm，且长径比为6时，具有小的完全磁化时磁场强度、较大的起始反转磁场和完全反转磁场。利用MFM对椭圆坡莫合金薄膜样品的表征，表明合金以面内磁化状态为主。其次，在磁记录介质材料的计算中，对于128Gb/in2在针尖--样品为40nm，磁性层厚度为80nm模拟将出现“弥散态”，针尖--样品间距增大至60nm，在不同针尖磁性层厚度下，磁力信号的测定将完全失

7、真。对于32Gb/in2的磁记录介质，只会在针尖--样品间距为60nm，针尖磁性层为80nm处出现“弥散态”。至于其它磁记录介质信号计算，均不会出现弥散态。就迷宫畴介质信号计算而言，除了针尖--样品间距为60nm，针尖磁性层厚度为80nm不能正确计算出来，其余在不同介质、不同针尖--样品间距、不同针尖磁性层厚度下，Matlab的计算均能反映磁矩排列。最后，在此记录材料的模拟计算中出现的“弥散态”，通过对信号提取与分析，能定性的表征出磁矩的排列情况。在讨论影响磁力信号的因素中，针对所有的磁性介质材料而言，随着针尖--样品间距的增加，用Matlab计算出