《利用界面磁耦合作用調控FePt基垂直記錄材料的實用性能》是依託北京科技大學，由馮春擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：利用界面磁耦合作用調控FePt基垂直記錄材料的實用性能
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：馮春
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目是針對超高密度磁硬碟或高精度磁編碼器領域中的實用性關鍵問題、開發新型實用的FePt基磁記錄材料所提出的一項套用基礎研究。解決主要科學性問題：（1）通過材料的綜合設計和界面控制，實現對FePt/Au垂直複合薄膜的實用性能（熱穩定性和矯頑力）的調控；（2）在納米尺度上表征FePt基垂直磁記錄材料的界面微結構和磁結構，並弄清界面調控的作用機理。本項目擬在FePt/Au多層膜中引入反鐵磁材料或軟磁材料對其的界面磁耦合作用；同時，利用摻雜表面活性原子或晶格匹配原子對其界面微結構的改善作用，從而綜合調控薄膜的實用性能（熱穩定性和矯頑場）。此外，綜合使用高分辨電子顯微鏡、角分辨X射線光電子能譜技術以及微磁模擬的方法表征上述薄膜的界面微結構和磁結構，以闡述上述界面調控的作用機理。
結題摘要
本項目是針對超高密度磁存儲硬碟或高精度磁編碼器領域中的實用性關鍵問題、開發新型實用的FePt 基磁記錄材料所提出的一項套用基礎研究。主要解決的主要科學性問題：（1）通過材料的綜合設計和界面控制，實現對FePt基複合薄膜的實用性能（熱穩定性和矯頑力）的調控；（2）在納米尺度上表征FePt 基垂直磁記錄材料的界面微結構和磁結構，並弄清界面調控的作用機理。我們採用了引入界面磁耦合作用、電控原子遷移、應變調控、表面活化劑的缺陷調控、間歇原子占位調控等方法，實現了對FePt基合金薄膜的實用性能的有效調控，其熱穩定性因子遠遠超過了實用化所需值，具有很好的信號存儲能力；矯頑力也在很寬的範圍內可調，具有很好的磁寫入能力。此外，綜合使用HRTEM、角分辨XPS技術以及第一性原理計算等方法，表征上述薄膜的界面微結構，闡述了上述界面調控的機理。具體的創新點如下：（1）利用高速電子流與金屬原子之間的動量交換作用，電控驅動金屬原子遷移，在室溫下實現FePt合金的快速L10相變（10～20秒）及其對磁性能的有效調控，這為L10型合金材料的有序化相變和性能調控提供了一種新的物理思路。（2）發現了彈性應變對鐵磁薄膜材料的電子結構和磁疇結構的調控作用，並利用此效應非易失性地調控了L10-FePt薄膜的磁各向異性和磁化反轉特性，這為發展應力輔助的自旋電子學器件提供了新的思路。（3）利用軟磁材料與FePt薄膜之間的磁交換耦合作用，調控薄膜的反轉場，從而有效地提高FePt材料的磁場寫入能力，為其實用化提供了部分實驗和理論依據。（5） 闡述了表面活化原子在鐵磁薄膜中的擴散行為及其對薄膜缺陷濃度的調控作用，並利用此作用有效地降低了FePt薄膜的有序化勢壘，提高了其硬磁性能。（6）發現了金屬/氧化物界面在退火處理過程中存在的“氧遷移”現象，並且利用此效應調控界面原子間的軌道雜化，有效地提高Co/Pt基磁性多層膜的垂直磁各向異性。本項目取得的研究成果具有十分重要的套用價值，可為提高我國編碼感測器的精度提供科學依據，同時為北京民用編碼感測器產業化提供了科學和技術支撐。此外，本項目同時具有重要的學術價值，發展了一系列有效的界面調控手段，通過在原子尺度上或從電子尺度上控制微結構，進而調控FePt基磁性薄膜的關鍵性能，這為自旋電子學材料中的原子結構或電子結構操控提供了重要的科學依據和實驗基礎。
