単結晶フェライト垂直磁化膜を用いたナノドットアレイの形成とテラビット記録への応用

单晶铁氧体垂直磁化薄膜纳米点阵列的形成及其在太比特记录中的应用

基本信息

批准号：
16760249
负责人：
劉小晰
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)単結晶六方晶フェライト薄膜が500〜600℃と低温で高速形成可能であることを明らかにした。厚さ100nm以上の膜の場合は、単結晶基板上エピタキシャル成長し単結晶薄膜得ることは常識である。しかし、磁気記録媒体用20nm以下の超薄薄膜の場合は、高温で基板元素は膜中に拡散し、薄膜の磁気特性は著しい悪化することは実験より明らかにした。そこでわれわれは、高純度超薄薄膜得るため、Pt,Pd,Al_2O_3,SiNなど下地層を用いて、実験を行いました。その結果により、Pt,Pd下地層を用いて、高純度超薄薄膜得ることは可能と示しました。今まで、垂直磁気異方性を持つ単結晶フェライト薄膜は高価のサファイヤ単結晶基板上でしか形成することできないですが,われわれは、安価であるシリコンウェーハー上でも単結晶のフェライト薄膜の形成は成功した。(2)集束イオンビームリソグラフィ技術を用いて、ナノドットアレイを形成ための条件明らかにした。六方晶フェライト薄膜の表面わずか0.5nmを削ることによる、その下の20nmぐらいの薄膜は完全に非磁性になることは明らかにした。少量のGaイオン照射による、ナノドットアレイの加工することはできた。(3)計算機シミュレーションによって、磁気的振る舞いを解明する。ナノドットアレイに関する磁化反転のシミュレーションを行いました。ドットあいた距離によって、単結晶ドットアレイの磁化反転は明らかに依存していないことは明らかにした。この結果により次世代のテラビット超高密度記録が可能であることを実証した。

(1)揭示了单晶六方铁氧体薄膜可以在500-600℃的低温下高速形成。在膜厚为100nm以上的情况下，通过在单晶基板上进行外延生长来获得单晶薄膜是众所周知的。然而，实验表明，在用于磁记录介质的20nm以下的超薄膜的情况下，基底元素在高温下扩散到薄膜中，从而显着劣化薄膜的磁性能。因此，我们利用Pt、Pd、Al_2O_3、SiN等基底层进行实验，以获得高纯度的超薄膜。结果表明，使用 Pt 和 Pd 底层可以获得高纯度的超薄膜。迄今为止，具有垂直磁各向异性的单晶铁氧体薄膜只能在昂贵的蓝宝石单晶基板上形成，但我们已经成功地在廉价的硅晶片上形成单晶铁氧体薄膜。 (2)明确了利用聚焦离子束光刻技术形成纳米点阵列的条件。研究表明，只要从六方晶系铁氧体薄膜表面去除 0.5 nm，下面约 20 nm 的层就完全变得非磁性。我们能够通过照射少量的 Ga 离子来制造纳米点阵列。 (3) 通过计算机模拟阐明磁行为。我们对纳米点阵列的磁化反转进行了模拟。结果表明，单晶点阵列的磁化反转并不明显取决于点之间的距离。这些结果表明下一代太比特超高密度记录是可能的。