专利名称：锰铋加轻稀土元素的磁光薄膜介质的制作方法
技术领域：
本发明属于物理磁光材料类，它是用作磁光存储技术中磁光盘片的介质和用作磁光技术中的各种磁光器件的金属薄膜介质。与之类似的材料有MnBiAlSi和MnBi加过渡合金薄膜。例如MnBiAlSi薄膜已发表的最大磁光Kerr转角θK＝2.0°。
本发明的主要目的是要进一步提高介质的磁光伏值
(R反为介质的反射系数)。
本发明的主要技术要点是在传统的真空蒸镀制备MnBi薄膜的基础上，添加轻稀土元素R(R＝La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd)，并采用冷却基片的方法和适当的热处理工艺，制成一系列新型的MnBiR薄膜。它的热稳定性好，晶粒细，θK大，R反适中，该薄膜可用作磁光存储技术中磁光盘片的介质和各种磁光器件的薄膜介质。
本发明的具体内容及方案1、成分制膜时投料的原子比为Mn/Bi＝1.5-3.5，添加的轻稀土元素R的量为R/Bi＝0-0.4。
2、制备方法将Mn、Bi和R的原料分别放入坩埚中，用真空蒸发(真空度为10-6torr)的方法，蒸镀到玻璃基片上，基片用液氮冷却(温度在-196℃到室温之间可调)，再复盖SiOx作为保护层，然后在300-420℃的真空炉内退火3-5小时(真空度为10-5-10-6torr)。有的样品采用了“步进式”的退火工艺，在上述温度下退火1-2小时。用上述工艺制备的MnBiR薄膜为MnBi+MnBiR的混合晶体结构。见图1中X光衍射谱线。
本发明制成的薄膜的优点及效果1、纯MnBi薄膜在350℃附近有相变出现，使介质的热稳定性差，无法实用。加R元素后，不出现这种相变，改善了介质的热稳定性。
2、用一般方法制备的纯MnBi薄膜的晶粒尺寸在几微米范围，使介质的晶界噪声很大，无法实用。添加轻稀土元素R和蒸镀时用液氮冷却基片的方法制备的MnBiR薄膜的晶粒尺寸小于50纳米(见图2照片)，使晶粒大大减小，从而降低了晶界噪声。
3、用本发明制备的薄膜的θK很大(θK≈1.8-2.6°)，而且反射系数R反适中，R反≈0.3-0.45。如图3和4所示。
4、由MnBiR薄膜的磁滞回线表明，矩形比一般都在0.9以上，而且具有很好的垂直膜面单轴各向异性，见图5和6。
5、通过掺稀土和适当热处理，薄膜的矫顽力Hc可以控制在2KOe到5KOe之间。
6、薄膜的饱和磁化强度σS在20-50emu/g，居里点Tc在340-360℃。
总之，由于介质的θK很大，R反适当，可以得到很大的磁光伏值
。它为目前世界上已实用的磁光介质的伏值的五倍左右，比国内外已有的文献中报导的结果都大。例如MnBiAlSi介质的θK的最大值θK＝2.0°，PtMnSb的θK＝1.2-1.8°。因此，它是迄今已知的θK最大的单层磁光薄膜介质。还由于它的热稳定性好，晶粒细，适用于做磁光存储技术中的磁光盘片介质和磁光调制器件的材料。
实施例采用上述本发明的具体内容及方案所述的配方和工艺，已经做出的小样片(40×13mm)，其性能达到了图1-6所示的结果。
图1 MnBiNd磁光薄膜的X光衍射谱线图2 MnBiCe磁光薄膜的形貌照片(用透射电拍摄，每一厘米代表1000 尺寸大小)图3 MnBiCe磁光薄膜的θK和R反与波长关系图4 四种MnBiR磁光薄膜的θK与波长关系图5 MnBiNd磁光薄膜的垂直和平行膜面的磁滞回线图6 MnBiCe磁光薄膜的垂直膜面转矩形曲线
权利要求
1.一种锰铋磁光薄膜介质，其特征在于添加轻稀土元素R，且制膜投料的原子比为Mn/Bi=1.5-3.5。
2.按照权利要求1所述的磁光薄膜介质，其特征在于所添加的轻稀土元素R为La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，且添加的轻稀土元素R的量为R/Bi＝0-0.4。
3.一种锰铋加轻稀土元素的磁光薄膜介质的制备方法，其特征在于采用冷却基片的方法和“步进式”的升温方法。
4.按照权利要求3所述的锰铋加轻稀土元素的磁光薄膜介质的制备方法，其冷却基片的方法特征在于用液氮冷却，温度在-196℃至室温之间可调，再复盖SiOx作为保护层，然后在温度为300-420℃的真空炉内退火3-5小时，真空度为10-5-10-6torr。
5.按照权利要求3所述的锰铋加轻稀土元素的磁光薄膜介质的制备方法，其特征在于“步进式”升温方法是样品的退火工艺，在300-420℃温度下退火1-2小时。
全文摘要
本发明是在MnBi中掺入轻稀土元素R(R＝La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd)，蒸镀时投料的配方适当，改善了介质的热稳定性，大大增高了磁光Kerr转角θ
文档编号G11B5/85GK1062805SQ90110030
公开日1992年7月15日 申请日期1990年12月28日 优先权日1990年12月28日
发明者方瑞宜, 李东镭, 刘明升, 杨丹坤, 戴道生 申请人:北京大学