《離子輻照製備超高密度圖形化記錄介質的研究》是依託清華大學，由韋丹擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：離子輻照製備超高密度圖形化記錄介質的研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：韋丹
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著硬碟面密度的不斷提高，連續薄膜介質將遇到超順磁性的瓶頸。分立的比特圖形化介質（BPM - Bit Patterned Media）可能繼連續薄膜介質成為新一代硬碟磁介質。本項目擬採用離子輻照改變比特位之間磁性的方法製備適合硬碟磁頭飛行的BPM介質。這種方法與自組裝、離子束刻蝕等其他製備BPM的方法相比，可以基本在不改變表面粗糙度的前提下，結合光刻模板的套用，調整被輻照區域的磁性，可以實現大面積、高密度、高平整度和排列整齊的BPM的製備。本項目的研究目標有：1、在硬碟的多層薄膜介質製備的基礎上，使用離子輻照的方法製備BPM；2、對BPM介質的多尺度微結構、靜態和動態磁性進行測量；3、用微磁學、分子動力學等理論研究BPM介質的基礎磁性以及記錄特性。
結題摘要
隨著硬碟面密度的不斷提高，連續薄膜介質將遇到超順磁性的瓶頸。分立的比特圖形化介質（BPM - Bit Patterned Media）可能繼連續薄膜介質成為新一代硬碟磁介質。採用離子輻照結合光刻模板套用製備BPM的方法與自組裝、離子束刻蝕等方法相比，可在基本不改變表面粗糙度的前提下，調整被輻照區域的磁性，實現大面積、高密度、高平整度和排列整齊的BPM製備。針對離子輻照製備磁BMP介質及其磁性質和記錄特性探索，本項目共完成了以下研究：（1）Co/Pd多層膜的製備及其離子輻照對其磁性影響的研究。探究了Co層厚度、Pd層厚度等性質對薄膜的垂直各向異性、矯頑力和翻轉過程的影響。通過對薄膜結構的調控，可以獲得具有強垂直各向異性、矯頑力在1-10kOe範圍內可控的Co/Pd磁性薄膜。實驗結果表明在一定條件下，薄膜由硬磁性轉變為軟磁性的臨界輻照劑量為1 ×1016ion/cm2¬¬。（2）Co/Pd圖紋介質的磁疇結構與磁化翻轉過程研究。用電子束曝光和離子束刻蝕的方法製備了Co/Pd比特圖紋結構，用磁力顯微鏡（MFM）和超細探針研究了其磁疇性質和磁化翻轉過程的差異，超細探針觀察出磁性島磁化反轉模式為疇壁移動；使用離子輻照製備的樣品表面粗糙度較刻蝕製備降低了一個數量級，約為0.6nm，基本滿足磁記錄介質的要求。使用微磁學方法解釋了MFM針尖上非晶FeB材料的磁性，驗證高密度比特產生的磁場信號下，軟磁針尖的渦旋磁疇的穩定性。（3）高密度介質的磁記錄過程微磁學模擬。模擬了垂直記錄介質和ECC介質的疊層瓦片式磁記錄過程，最佳化了ECC介質的參數，並預測ECC介質疊層瓦片記錄的密度極限為1.4Tb/in2。在BPM記錄過程模擬及介質磁性參數相圖研究方面，計算BPM介質分立比特的寫入能力，並計算了BPM記錄的磁性參數相圖，得到了BPM的存儲密度極限為3.0Tbit/in2。模擬了ECC介質的微波輔助磁記錄過程，得到了不同外場和磁性參數下的臨界翻轉場相圖。同時建立了基於Voronoi晶粒結構的存儲介質微磁學模型，計算了Co/Pt薄膜的回線特性，研究了基於CoPt薄膜的MAMR過程，得到了適用於MAMR的介質各向異性範圍。項目從實驗和微磁學角度對離子輻照製備高存儲密度介質的磁性質、回線性質和相應的磁記錄過程的物理機制進行了詳細探討，對比特圖形記錄、微波輔助磁記錄等未來磁記錄方式具有較大的參考意義。
