磁性薄膜材料与磁存储技术
近年来，硬盘磁记录介质的超顺磁效应问题限制了硬盘容量与记录面密度的进一步提高，为了保持超高密度硬盘存储数据的稳定性并继续提高硬盘的记录面密度，需采用更高垂直磁各向异性的记录介质，SmCo5合金是目前发现的具有最高单轴磁晶各向异性的材料，它可以长时间保持微小记录位元的磁状态稳定性，是将来超高密度磁记录介质的候选材料。鉴于此，申请人提出采用一种新型TiW籽晶层材料制备SmCo5/Cu垂直磁化膜。发现当TiW籽晶层为5nm时，SmCo5/Cu薄膜的垂直膜面矫顽力和垂直磁各向异性能最大。指出5nm的TiW籽晶层具有良好的阻挡特性、高的表面能与非晶结构是改善Cu底层的微结构和表面形貌进而提高SmCo5/Cu薄膜垂直磁性能的原因。申请人结合第一性原理计算与溅射实验研究了Cu掺杂SmCo5合金薄膜的磁性能。计算发现Cu掺杂破坏了SmCo5中Sm-Co、Co-Co间电子层的关联耦合从而减小它们的交换关联常数，可导致Sm(Co,Cu)5薄膜矫顽力的增加。实验发现Sm(Co,Cu)5薄膜的垂直矫顽力随Cu掺杂量的增加先增大后减小，当Cu掺杂量为28.7at%时，垂直矫顽力达到最大值。这些研究成果可为今后他人制备更高性能SmCo5垂直磁化膜提供借鉴与参考。
针对SmCo5薄膜中Sm元素易被氧化的问题，申请人研究了抗氧化性能好的锶铁氧体薄膜，主要采用LaCo联合取代技术并优化薄膜热处理工艺与薄膜厚度在非晶玻璃衬底上溅射制备了磁铅石相、高度c轴垂直膜面取向与大矫顽力的锶铁氧体垂直磁化膜，发现Co的掺杂比例为（Fe/Co=2.9）时，薄膜的矫顽力可达到5.3 kOe，当膜厚小于300 nm, c轴垂直膜面取向生长不断增强，晶粒尺寸不断增大，Hc⊥也逐渐增大；膜厚继续增加到400 nm,（0 0 l）晶面取向变差，Hc⊥明显降低。研究成果可为锶铁氧体薄膜应用于磁存储与自旋电子学器件提供参考。
彼此隔离分立的磁记录点阵相比连续磁性薄膜具有更高的信噪比与热稳定性，是一种更有潜力的磁记录介质。为此，申请人先采用电子束曝光工艺与两步阳极氧化法成功制备了二维规则有序百纳米级孔柱阵列与AAO模板，随后利用磁控溅射和定量刻蚀在阳极氧化铝模板上成功制备出SmCo5/FePt 纳米点阵列，添加Ag底层并采用600 °C后退火大幅度提升了FePt纳米点阵的垂直矫顽力与剩磁矩形比，这可为研究更高记录面密度的图案化记录介质提供参考。