磁记录薄膜和光存储薄膜.ppt

7.5磁记录薄膜和光存储薄膜 报告人：赵定武 7.5.1复合磁头和薄膜磁头 7.5.2磁记录介质薄膜及制造技术 7.5.3光存储介质概况 7.5.4磁光存储和相变光存储 磁性存储技术在现代技术中举足轻重。由于磁信号的记录密度在很大程度上取决于磁头缝隙的宽度、磁头的飞行高度以及记录介质厚度，因此就需要不断减小磁头体积和磁记录介质厚度。薄膜自身饱和磁化强度较高，允许采用的磁性介质厚度更小，性质也更均匀，因此薄膜磁头材料和薄膜磁存储介质是发展的主要方向之一。 对于磁头材料，需要其具有典型的软磁特性，即饱和磁化强度高，矫顽力低，磁导率高，磁致伸缩系数低，允许使用频率高。 对于磁记录介质，要求其具有典型的硬磁性能，即饱和磁化强度高，剩余磁感应强度高及适当的矫顽力水平。 通常的磁头使用的是高导磁率的烧结铁氧体，具有很好的软磁性能和耐磨性，电阻率高，高频性好。但磁化强度远远低于合金软磁材料。如右表。 为进一步提高磁头性能，一方面可采用电镀、溅射、蒸发等方法，在上述磁头间隙处沉积一层厚度为几微米的软磁性能较好的合金薄膜；另一方面完全采用薄膜技术，将磁性材料和磁场线圈都沉积在特定衬底上。采用薄膜技术制备的磁头具有较高灵敏度，缩小尺寸，提高记录密度 7.5.1复合磁头和薄膜磁头 材料 性能 Mo-坡莫合金 热压Mn-Zn铁氧体 Fe-Si-Al合金 饱和磁通密度/T 0.8 0.4-0.6 1.0 矫顽力/A/m 2 12-16 2 磁导率/H/m 11000 3000-10000 8000 电阻率/Ωcm 0.0001 5 0.000085 维氏硬度 120 700 480 提高磁头灵敏度的一个重要措施是继续提高磁性薄膜材料的饱和磁化强度。以分子束外延的方法在GaAs衬底上外延制的了Fe16N2这一Fe的亚稳态氮化物，据称其饱和磁化强度达到2.6A/m,是一个很有希望的磁头材料。 磁致电阻效应是在外磁场变化的同时材料的电阻率产生相应变化，利用此效应可制成磁头。只读不写。灵敏度高，信号强度不受磁头运动速度影响，不需感应线圈。利用它与薄膜技术结合，可有效减小体积。 磁性薄膜研究的重要进展之一是超高磁阻材料的发现 如右图所示，由溅射方法制备的Fe-Cr多层膜材料显出极高磁阻效应。这种巨磁阻效应的产生与铁磁性的Fe成分层间的反铁磁性耦合作用有关。 目前，这类巨磁阻薄膜材料已被广泛应用于硬磁盘读写磁头技术。 磁性薄膜记录介质的饱和磁化强度较高，有利于降低介质厚度，提高记录密度和降低成本。 平行记录方式存在的一个问题是相邻磁化区域的磁化矢量间存在着较强的相互作用，它限制了每个磁化区域的尺寸不能太小，因而存储密度不易提高。而在垂直磁记录方式的情况下，记录介质中的磁化矢量垂直于截至平面取向的，每个磁化区域的翻转都是近乎独立的，有利于提高存储密度。这需要薄膜本身具有垂直的磁各向异性。 7.5.2磁记录介质薄膜及制造技术 光存储技术的主要优点是具有高的信息存储密度，因为激光束本身可以被聚焦到很小的面积上。与传统磁存储方式比，它还具有信噪比较高，可实现非接触式读写，信息存储寿命较长等优点。分为以下几种。 只读式光盘。它是靠探测激光在凹凸不平的介质表面反射回来的光的强度的变化来读出信息的。 一次写入时光盘。可依用户需要一次写入所要记录的信息，并可以反复读取，但不能对信息进行改写。 可擦重写式光盘。信息可被重写，但该写的过程需要两次操作才能完成。 直接重写式光盘。不仅可以改写信息，而且可将信息的擦除和写入操作同时完成的光盘。 7.5.3光存储介质概况 磁光存储技术所依赖的是磁性材料的两个性质：（1）当温度变化时，材料磁化状态产生相应变化的热磁效应；（2）材料磁化状态使得从其表面反射回去的偏振光的偏振方向发生变化的克尔磁光效应。 对磁光存储薄膜还要求具有以下几点： （1）合适的词转变温度，从而既保证信息改写所需要的激光功率不会过高，又要保证薄膜的磁化状态具有足够的稳定性。 （2）较强的克尔磁光效应，及材料磁化方向不同时，偏振光的偏振方向改变更大。 7.5.4磁光存储和相变光存储 相变光存储假若激光照射功率不足以使薄膜区域熔化，但足以加热其到晶化温度以上的话，则激光照射区域将发生净化过程而转变为晶态结构。由于晶态与非晶态区域的光学特性不同，晶态区域对光的反射能力较强，透光性较差。因而依靠不同区域对激光束的反射或透射能力的变化，就可以读出被记录的信息。 对相变光存储薄膜要求具有以下几点： （1）适中的熔化功率密度。 （2）晶态和非晶态两相间较高的光学性质差。 （3）非晶态较高的结构稳定性。 （4）足够短的再结晶加热时间。 （5）足够多的读写次数后性能不发生明显退化。