Co反点阵列薄膜的制备及形貌对其磁性的影响-论文.pdf

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1、第43卷第4期稀有金属材料与工程Vb1．43．No．42014年4月RAREME1’ALMATERIALSANDENGINEERINGApril2014Co反点阵列薄膜的制备及形貌对其磁性的影响祁洪飞，王锦鹏，刘大博(北京航空材料研究院，北京100095)摘要：采用胶体晶体模板方法，通过变换聚苯乙烯(PS)微球粒径和溅射时间制备了相同厚度的孔径l～5gm的co反点阵列薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)考察了样品的结构和磁学特性。发现Co反点阵列薄膜的矫顽力和剩磁比最大达到253．18×10T和

2、O．85，分别为Co薄膜的3．4和2_3倍，并且随孔径的增大逐渐降低。结合理论分析结果表明，Co反点阵列薄膜本身的形状各向异性是其取得优良磁学性能的原因，孔径和孔间距这两种形状因素造成的形状各向异性的变化是其磁性发生变化的物理本质。关键词：Co反点阵列；聚苯乙烯微球；孔径；磁性中图法分类号：TG1l1．92文献标识码：A文章编号：1002—185X(2014)04．0862．04信息技术和IT产业的发展对磁记录材料的磁学性样品磁强计(VSM)等手段对Co反点阵列薄膜的结能提出了更高的要求。通过构筑周期性有序结构以提高构和磁性进行了表征，同时，制备了相同厚度的Co磁

3、性材料的磁记录密度成为该领域的重要方向和研究薄膜结构作为对比研究，并讨论了孔径对于其磁学性热点之一，例如磁性纳米线、磁环以及磁性点阵等有序能的影响规律。结构[】。]。但是上述结构体系存在“超顺磁效应”的限1实验制，难以保持稳定的磁性，甚至导致存储失效，这是其无法避免的缺陷。磁性反点阵列薄膜是新近发展的一种单分散聚苯乙烯(PS)微球，直径分别为为1．2、磁性有序结构，其通过对模板阵列的反向复制而获得。2．5、3．5、4．8、5．8gm，按照文献[9]的方法制各；石因此磁性反点阵列薄膜不仅克服了“超顺磁效应”的限英基底，尺寸为1cm×1cm×1mm；Co靶尺寸为制[4

4、】，保持了连续薄膜的主要优点，而且独特的磁各向60mm×3mm，纯度为99．99％；四氢呋喃，分析纯。异性使其具有矫顽力大以及高剩磁比和存储密度高等按照文献[1o1的方法在石英基底上分别将上述粒优势[5l。基于此，反点阵列薄膜成为极具应用潜力的径的PS微球组装成相应的单层胶体晶体模板。Co反新型高密度磁记录材料。但是，磁性反点阵列薄膜的磁点阵列薄膜的制备流程图参见文献[11]，具体过程如性在很大程度上受制于其采用模板的有序程度和形貌，下：采用磁控溅射在纯Ar气氛中向PS微球模板表面大范围内高度有序的磁性反点阵列薄膜的制备仍然是喷镀Co，Ar气流量为30cm／min

5、，溅射功率均为70w。制约其发展的瓶颈技术。而且，磁性反点阵列薄膜的形溅射时间为7～15min，并且随模板中PS微球粒径的貌亟待丰富，形貌对其磁性的影响规律有待系统研究。增大而减小，以确保样品具有相同的厚度。随后将样金属Co具有优异的磁学性质，其单轴各向异性较强，品放入四氢呋喃溶液中超声10min去除PS模板，依磁晶各向异性常数(室温可达4．61×10J／m)和居里次经过丙酮、去离予水超声漂洗最终制得～系列相同温度(可达1043K)远高于Fe和Ni，因此Co在高密厚度、不同形貌的Co反点阵列薄膜。保持其它溅射度磁记录材料的研究和应用领域颇受重视【8】。参数不变，溅

6、射时间为5rain，在石英基底上制备相同本工作利用聚苯乙烯(Polystyrene，PS)胶体晶体厚度的Co薄膜作为对比样品。模板技术，采用磁控溅射工艺，通过变换PS微球的粒利用FEI—SIRION型扫描电子显微镜(SEM)和径，制备出一系列相同厚度、不同形貌的大范围高度有CSPM4000型原子力显微镜(AFM)观测Co反点阵序的Co反点阵列薄膜。结合原子力显微镜(AFM)、列薄膜的表面形貌。使用XPertPro型自动X射线衍扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、振动射仪(XRD)分析样品的相结构，其中，辐射光源为收稿日期：2013—04—05基金项目：

7、北京航空材料研究院创新基金项目(KF5309O315)作者简介：祁洪飞，男，1978年生，博士，高级工程师，北京航空材料研究院，北京100095，电话：010．62496842，E-mail：qhf@ss．buaa．edu．cn第4期祁洪飞等：Co反点阵列薄膜的制备及形貌对其磁性的影响·865·【4]Ma~yanovON，YudanovVF，LeeRNeta1．pRev[J]，3结论2007，75(17)：17442911利用聚苯乙烯(PS)胶体晶体模板技术，通过[5】TripathyD，VavassoriP，PorroJMa1．ApplPhysLett[J]，变

8、化Ps微球