专利名称：一种具有多重复合功能的磁记录介质及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种具有多重复合功能的磁记录介质及其制备方法，属于电子信息技术领域、磁性材料科学领域和纳米科学技术领域。
背景技术：
如图1所示，当前应用于计算机硬盘的磁记录介质通常是多层结构，硬盘盘片目前一般采用Al的基体，然后是Cr的底层，Cr的底层和磁性层间是一层非晶NiP层。磁性层上是保护层，然后是润滑层。后两层增加了磁头和记录介质间的距离，从而降低了存储密度。为得到新颖的保护层和超薄的润滑层，以降低磁头和记录介质间的距离，国际上开展了大量的研究。然而，还没有一篇文献报导研究目标是同时具有好的机械、润滑和磁性能的单一记录介质薄膜。
发明内容
本发明的目的是提出一种同时具有好的机械、润滑和磁性能的多重复合功能磁记录介质及其制备方法。
本发明是这样实现的。它以硅片为基片，用磁控溅射技术在其上沉积一层B4C薄膜底层，再生成FePt磁性层和B4C保护层薄膜，经过退火处理形成新的磁记录介质。FePt磁性层可以由Fe--Pt-Fe三层薄膜组成，或者由Pt-Fe-Pt三层薄膜构成，也可由Fe、Pt两层薄膜构成。为了进一步提高性能，可以将上述各层制备得很薄，同时以FePt磁性层、B4C保护层为单位多次叠加在一起。
本发明的制备方法是1、选用纯度为99.90％--99.99％的Fe靶、Pt靶和B4C靶为溅射靶材，将其放置在溅射室内的旋转靶台上，分别调节三者的靶基距为4--8cm，将清洗干净的普通Si片放在溅射室内的基片台上，基片温度为25-500℃。
2、将溅射室本底真空抽至2.0-2.5×10-4Pa，通过质量流量计控制氩气的流量为30--70sccm，正式溅射前先用氩气起辉溅射靶材，待辉光稳定后调节溅射室主阀使溅射室工作气压稳定在0.5-1Pa。
3、采用磁控溅射技术在Si基片上沉积一层B4C薄膜底层，调节溅射电压与溅射电流，溅射功率约为70-100W，溅射时间为500-700s。
4、采用磁控溅射技术在Si基片及B4C薄膜底层上按照Fe-Pt-Fe--B4C的顺序分别沉积Fe、Pt、Fe、B4C薄膜，调节溅射电压与溅射电流，使溅射功率分别约为30-40W、40--60W、30-40W和70-100W，溅射时间分别为20-30s、5-10s、20-30s、50-200S。
5、重复第4步2-20次，直到要求的总厚度为止。
6、最后在其上再沉积B4C薄膜，溅射功率为70-100W，溅射时间为150-2000S。此步骤可以与第5步的最后一次沉积B4C层合并在一起。
7、沉积薄膜时Si基片温度如果低于200℃，薄膜沉积全部完成后需进行真空退火，退火温度为300--600℃，退火时间30分钟。
本发明的原理是这样的。首先利用射频磁控溅射技术沉积一层B4C的底层，以防止Fe、Pt与Si片发生化学反应。接着利用直流磁控溅射技术分别沉积一层Fe、一层Pt和一层Fe，两个Fe层将Pt层夹在中间，以使两者反应充分，得到FePt磁性层，或者是两个Pt层将Fe层夹在中间。当Fe层和Pt层很薄时，FePt磁性层也可由Fe、Pt两层薄膜构成。由于Fe原子与Pt原子形成的FePt颗粒具有高各向异性(Ku)，而高各向异性预示着在小的晶粒尺寸(纳米级)时的高矫顽力。此外非磁性B4C材料将金属相颗粒隔离开，使颗粒间的交换被削弱，而降低了介质噪音。而高矫顽力和低介质噪音对于磁记录介质高的存储密度是至关重要的。同时，B4C的高硬度使该记录介质的硬度大幅提高。而介质表面的B4C很容易被氧化成氧化硼，氧化硼吸收空气中的水蒸气后形成硼酸，硼酸是一种良好的固体润滑剂。不需另加润滑层。将Fe-Pt-Fe--B4C层多次叠加是为了让薄膜做薄，FePt颗粒更小，多层次叠加后，使磁性层的性能更好。
本发明与现有技术相比，具有明显的优点，FePt磁性层与B4C层复合在一起的磁记录介质同时具有好的机械、润滑和磁性能。一层磁记录介质同时具有磁性层、保护层和润滑层三层所具有的多重功能。因此，将这种磁记录介质应用于信息存储时不需要添加保护层和润滑层，这不仅意味着沉积过程的简化，而且由于磁头和介质间距减小，磁记录存储密度得到增强。本发明具有高硬度和良好的润滑性能。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明现有技术的结构示意图，
图2为本发明的结构示意图，图3为本发明实施例1的结构示意图，图4为本发明实施例2的结构示意图，其中1--Al基∽0.8mm，2-Cr底层100-200nm，3--NiP层∽10nm，4--磁性层20-50nm，5--保护层10-20nm，6--润滑层∽3nm，7-Si基片，8-B4C底层，9--Fe层，10--Pt层，11--B4C中间层，12--多次循环层，13--B4C顶层，14--600s B4C，15--25s Fe，16--24s Fe，17--7s Pt，18--150sB4C，19--13次循环层，20--150s B4C顶层，21--21s Fe，22--6s Pt，23--2000sB4C，24--4次循环层，25--0s B4C。
实施例1选用纯度为99.99％的Fe靶、Pt靶和B4C靶为溅射靶材，调节三者的靶基距分别为6.5cm，6.1cm和6.0cm。将溅射室本底真空抽至2.0×10-4Pa，以清洗干净的普通Si片为基片沉积薄膜。通过质量流量计控制氩气的流量为50sccm，在正式溅射前先用氩气起辉溅射靶材，待辉光稳定后调节溅射室主阀使溅射室工作气压稳定在0.5Pa。调节溅射电压与溅射电流，使Fe靶、Pt靶和B4C靶溅射功率分别约为36W、50W和75W。
1、旋转样品台，使样品台上的备用Si片正对其下方的B4C靶，沉积一个600秒(s)的B4C底层。
2、旋转靶台，使沉积了B4C底层的Si片正对其下方的Fe靶，沉积一层25s的Fe。
3、继续旋转靶台，使Si片正对其下方的Pt靶，沉积一层7s的Pt。
4、往回旋转靶台，将Si片回旋到Fe靶的上方，沉积一层24s的Fe。
5.往回旋转靶台，将Si片回旋到B4C靶的上方，沉积一层150s的B4C。
重复步骤2-5，重复次数为14次，得到如图3所示的膜系结构。由于B4C中间层的沉积时间仅为150s，为防止膜厚不足，最后添加150s的B4C保护层。沉积过程中，Si片不加热，制备得到的薄膜在500℃真空退火30分钟。测试表明退火后它的矫顽力达到4.1KOe，满足磁记录介质磁性能方面的要求，而硬度为16GPa，满足磁记录介质的硬度方面要求。
实施例2靶材、靶基距、溅射室本底真空、氩气流量、工作气压、三个靶的溅射功率同实施例1。
1、旋转靶台，使样品台上的备用Si片正对其下方的B4C靶，沉积一个600秒(s)的B4C底层。
2、旋转靶台，使沉积了B4C底层的Si片正对其下方的Fe靶，沉积一层21s的Fe。
3、继续旋转靶台，使Si片正对其下方的Pt靶，沉积一层6s的Pt。
4、往回旋转靶台，将Si片回旋到Fe靶的上方，沉积一层21s的Fe。
5.往回旋转靶台，将Si片回旋到B4C靶的上方，沉积一层2000s的B4C。
沉积过程中Si片加热到500℃，重复步骤2-5，重复次数为5次，得到如图4所示的膜系结构。由于B4C中间层的沉积时间足够长(为2000s)，最后没有添加B4C的保护层。制备得到的样品不经过退火，测试表明它的矫顽力达到6.9KOe，满足磁记录介质磁性能方面的要求，而硬度为19GPa，满足磁记录介质的硬度方面要求。
权利要求
1.一种具有多重复合功能的磁记录介质，它以硅片为基片，其特征在于用磁控溅射技术在其上沉积一层B4C薄膜底层，再生成Fe-Pt-Fe三层薄膜组成的FePt磁性层和B4C保护层薄膜，经过退火处理形成新的磁记录介质，FePt磁性层也可由Pt-Fe-Pt三层薄膜构成，或者由Fe、Pt两层薄膜构成。
2.根据权利要求1所述的具有多重复合功能的磁记录介质，其特征在于在硅片和B4C底层上，以FePt磁性层、B4C层为基本单位经2-20次叠加在一起。
3.根据权利要求1或2所述的具有多重复合功能的磁记录介质的制备方法，其特征在于方法为a、选用纯度为99.90％-99.99％的Fe靶、Pt靶和B4C靶为溅射靶材，将其放置在溅射室内的旋转靶台上，分别调节三者的靶基距为4-8cm，将清洗干净的普通Si片为基片放在溅射室内的基片台上，基片温度为25-500℃；b、将溅射室本底真空抽至2.0-2.5×10-4Pa，通过质量流量计控制氩气的流量为30-70sccm，正式溅射前先用氩气起辉溅射靶材，待辉光稳定后调节溅射室主阀使溅射室工作气压稳定在0.5-1Pa；c、采用磁控溅射技术在Si基片上沉积一层B4C薄膜底层，调节溅射电压与溅射电流，溅射功率分别约为70-100W，溅射时间为500-700s；d、采用磁控溅射技术在Si基片B4C薄膜底层上按照Fe-Pt-Fe-B4C的顺序分别沉积Fe、Pt、Fe、B4C薄膜，调节溅射电压与溅射电流，溅射功率分别约为30-40W、40-60W、30-40W和70-100W，溅射时间分别为20-30s、5-10s、20-30s、150-2000S；e、重复第4步2-20次，直到要求的总厚度为止；f、最后在其上再沉积B4C薄膜，溅射功率为70-100W，溅射时间为150-2000S。
4.根据权利要求3所述的具有多重复合功能的磁记录介质的制备方法，其特征在于沉积薄膜时Si基片温度低于200-250℃时，薄膜沉积全部完成后需进行真空退火，退火温度为300-600℃，退火时间30分钟。
全文摘要
本发明提出了一种同时具有好的机械、润滑和磁性能的多重复合功能磁记录介质及其制备方法。它是在硅片上用磁控溅射技术在其上沉积一层B
文档编号G11B5/72GK1866359SQ20061001940
公开日2006年11月22日 申请日期2006年6月20日 优先权日2006年6月20日
发明者王浩, 杨辅军, 曹歆, 汪汉斌 申请人:湖北大学