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随着信息技术的迅速发展,对信息存储容量的要求越来越高。减小记录点或记录磁畴的关键是减小薄膜的加热区域。光存储及磁光存储受到光学衍射极限的限制,因此突破其限制具有重要意义。论文首先综述了光及磁光存储发展历程及超分辨技术,然后介绍了磁光存储材料及记录原理,指出了存在的不足之处,提出了本文的主要研究内容。
本论文主要包括以下几个方面的工作:相变材料AglnSbTe的热学性能研究;相变薄膜AglnSbTe亚衍射极限红光和蓝光记录性能研究。Sb孔径型掩膜超分辨磁光记录性能研究;Si掩膜超分辨磁光记录性能研究;导热层超分辨磁光记录性能研究;对磁光存储记录介质进行了探索,制备了颗粒膜TbFeCo-SiO2、TbFeCo-MgO并对其磁性能进行研究;为了增大读出性能,制备了双层耦合膜。
研究了相变材料AgInSbTe热学性能。采用差示扫描量热仪及热重分析仪研究了晶态和非晶态AgInSbTe的比热和热重。采用激光导热仪研究了晶态和非晶态AgInSbTe的面内热扩散系数,结果表明晶态AgInSbTe的热扩散系数随着温度的升高降低;而非晶态AgInSbTe的热扩散系数随着温度升高基本不变。
研究了相变材料AgInSbTe记录性能。研究了AgInSbTe红光记录性能。研究了不同导热层对AgInSbTe红光记录性能的影响。研究了热处理对Glass/AglnSbTe及Glass/Si/AgInSbTe红光记录性能的影响。最后研究了相变材料的蓝光记录性能,定性计算热量扩散的方向,结果表明蓝光记录“Glass/Si/AglnSbTe”样品能够实现70nm的记录点。
研究了超分辨磁光记录性能。采用Super-RENS静态记录实验方法研究Sb孔径型掩膜超分辨磁光记录性能。磁控溅射法制备了“Glass/SiN/Sb/SiN/TbFeCo/SiN”样品,研究了其磁光记录性能,通过对Sb孔径型掩膜材料的研究为发现新型掩膜材料作准备。采用磁控溅射法制备了磁光存储样品“Glass/SiN/Si/SiN/TbFeCo/SiN”,其中Si薄膜作为超分辨掩膜。研究了激光脉宽、功率对磁畴的影响;理论计算了薄膜的温度场分布,Si掩膜增大了温度场梯度,通过记录性能的研究,实现了小于光学衍射极限100nm磁畴的记录和磁力显微镜的观察。
研究了导热层超分辨磁光记录性能。采用Super-RENS静态记录的实验方法研究其磁光超分辨性能。磁控溅射法制备“Glass/Si/TbFeCo/SiN”、“Glass/Al/TbFeCo/SiN”样品。实验结果表明与记录层TbFeCo薄膜热扩散系数相差较大的Si、Al薄膜能够迅速扩散来自记录层的热量,从而改变材料的温度场分布,具有缩小有效加热光斑区域的作用,实现了小于光学衍射极限磁畴的记录。
对磁光存储记录介质进行探索。为了有效降低记录介质颗粒之间的交换耦合,提高介质矫顽力,本文采用共溅法制备了颗粒膜“TbFeCo-SiO2、TbFeCo-MgO”。研究了厚度对颗粒膜垂直矫顽力的影响,厚度为75nm的TbFeCo-SiO2颗粒膜矫顽力最大。制备厚度为75nm的颗粒膜TbFeCo-MgO。结果证明采用非磁氧化物减弱了亚铁磁材料的磁耦合,提高了介质的矫顽力。为了提高读出特性,直流磁控溅射法制备了双层耦合膜“Glass/TbFeCo/GdTbFeCo”,其中TbFeCo薄膜作为记录层,GdTbFeCo薄膜作为读出层。