• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Сендастовые пленки

В последнее время при разработке магнитных накопителей большой емкости, в частности при создании высокоэффективных магнитных головок, особое внимание уделяется магнитомягким тонкопленочным материалам, обладающим большой магнитной индукцией насыщения и высокой магнитной проницаемостью в широком диапазоне частот. К таким материалам можно отнести сендастовые пленки, нашедшие практическое применение для металлического заполнения рабочего зазора магнитных головок.

Экспериментальные исследования показали, что магнитная индукция насыщения сендастовых пленок FeAlSiNi при оптимальном режиме отжига может достигать 1,48 Тл. Исследовались и сендастовые пленки без содержания никеля. Сендастовые пленки обоих составов толщиной до 1 мкм напылялись ионно-плазменном способом на кристаллизованные стеклянные подложки в атмосфере аргона при давлении 1,33 Па. Напыленные пленки сразу же после завершения осаждения подвергались термической обработке в атмосфере смеси газов (93%Аг,7%Н2) в течение одного часа при температуре 300-700 °С. Магнитные свойства рассматриваемых пленок, как показали измерения, существенно зависят от температуры отжига Ta. Так, коэрцитивная сила Я сендастовых пленок FeAlSi при увеличении Г от 400 до 500 °С монотонно уменьшается примерно от 350 до 8 А/м, а при дальнейшем возрастании температуры отжига до 700 °С Нс постепенно увеличивается до 48 А/м, т.е. при T = 500°С наблюдается минимум коэрцитивной силы. При такой же температуре отжига Нс пленок FeAlSiNi также имеет минимум: она приблизительно равна 16 А/м. С увеличением Та от 500 до 700 °С Hc. данных пленок возрастает с 16 до 90 А/м, а при Та = 400 °С Hс составляет примерно 85 А/м.

При температуре отжига, соответствующей минимуму коэрцитивной силы, магнитная проницаемость μ максимальна для пленок FeAlSi и FeAlSiNi. На частоте 4 МГц она равна около 2000. В то же время при температуре отжига Та = 300 °С μ пленок FeAlSi относительно мала - всего лишь 100, а пленок FeAlSiNi - 300. При температуре отжига Та = 700 °С μ несколько выше: для FeAlSi она составляет примерно 900, а для FeAlSiNi - около 400.

В результате наблюдения спектра Мессбауэра исследуемых сендастовых пленок обнаружено, что термообработка стимулирует переход неупорядоченной альфа-структуры, характерной для только что осажденных пленок, к упорядоченной структуре, которая окончательно формируется при температуре отжига 500 °С, т.е. при T, соответствующей лучшим магнитомягким свойствам - максимальной магнитной проницаемости и минимальной коэрцитивной силе. При данной температуре отжига, кроме упорядоченной, наблюдается и другая структура. В результате расшифровки спектра Мессбауера предложена микроскопическая модель упорядоченной структуры, в соответствии с которой каждый атом никеля находится в одной ячейке упорядоченной структуры и локализован в узлах объемно-центрированной кубической решетки. При этом ближайшими соседями атома никеля являются атомы железа, а атомы алюминия и кремния не расположены рядом друг с другом.

Как уже отмечалось, для металлического заполнения рабочего зазора магнитных головок часто используется сендастовый тонкопленочный материал. Обычно он напыляется на внутреннюю плоскость одного из полюсных наконечников из феррита. Поэтому исследование микроструктуры сендастовых пленок, осажденных на ферритовую подложку, представляет практический интерес. Проводились наблюдения с помощью трансмиссионного электронного микроскопа микроструктуры сендастовых пленок, напыленных на поли- и монокристаллические ферритовые подложки. Сендастовые пленки толщиной 1 мкм формировались высокочастотным магнетронным способом на нагретые до температуры 200 °С ферритовые подложки. Напыление осуществлялось в атмосфере аргона при рабочем давлении 0,3 Па. Первоначальное давление составляло не более 10-4 Па. Напыленные сендастовые пленки подвергались термическому отжигу в атмосфере азота при температуре 600 °С в течение получаса. Коэрцитивная сила этих пленок составляла около 40 А/м, а их магнитная проницаемость на частоте 5 МГц - примерно 1000.

На плоскости поперечного сечения граничной области сендастовой пленки и поликристаллической ферритовой подложки наблюдалась размытая деформированная граница между пленкой и подложкой. В сендастовой пленке просматривалась характерная столбчатая структура. Такая специфика границы между пленкой и подложкой, а также столбчатая структура, являются следствием термообработки: в нетермообработанном образце хорошо видна граница между пленкой и подложкой, структура сендастовой пленки сравнительно однородна. В отожженном образце видны довольно контрастные области с упругими напряжениями как в пленке, так и в ферритовой подложке. Какие-либо промежуточные фазы типа Аl2O3 и SiO2 в граничной области не обнаружены. В то же время в сендастовой слое, сопряженном с ферритовой подложкой, зафиксировано большое число дислокаций, порождаемых активной диффузией атомов в граничной зоне. Образование дислокаций служит одной из причин деградации магнитных свойств сендастового слоя, что, естественно, отрицательно сказывается на характеристиках записи и воспроизведения магнитных головок с таким слоем в рабочем зазоре.

Для сендастовых пленок, напыленных на плоскость (332) монокристаллических ферритовых подложек, характерна кристаллографическая текстура с ориентацией (110) перпендикулярной плоскости пленки. Наблюдения микроструктуры в граничной области показали, что кристаллографическая текстура сендастовых пленок, связанная с ориентацией (110), имеет различную природу. Кристаллографическая структура с текстурой вне плоскости (110) может формироваться без существенного влияния кристаллографической анизотропии ферритовой подложки. В то же время кристаллографическая текстура в плоскости (110) и микроструктура сендастовых пленок в значительной степени определяются кристаллографическими анизотропными свойствами монокристаллической подложки.

Для изготовления магнитной головки, предназначенной для аппаратов видеозаписи, использовался многослойный тонкопленочный материал FeTaN, по магнитным и частотным свойствам превосходящий сендаст, широко используемый для видеоголовок. При возрастании частоты от 5 до 100 МГц магнитная проницаемость пленок FeTaN уменьшается примерно с 2200 до 600. Для сравнения напомним, что для пленок сендаста при таком же изменении частоты она уменьшается с 1700 до 180. Кроме того, тонкопленочные материалы FeNaN характеризуются высокой магнитной индукцией насыщения (1,4-1,7 Тл) и высокой износостойкостью. Тонкопленочные головки с многослойным FeTaN магнитопроводом имеют более высокий уровень сигнала воспроизведения и лучшие характеристики перезаписи.
Магнитная головка для видеоаппаратов, сформированная на СаО-ТiO2-NiO)-керамической подложке, обладает высокой износостойкостью. Для изготовления магнитопровода данной головки использовался многослойный тонкопленочный сендастовый материал, отличающийся сравнительно небольшой магнитострикцией. Испытания магнитной головки при относительной скорости движения носителя, составляющей не менее 20 м/с, показали, что ее работоспособность и вполне приемлемые характеристики записи и воспроизведения сохраняются после наработки более 1000 ч. Уровень сигнала воспроизведения на частоте 10-40 МГц при относительной скорости движения носителя 21,4 м/с для магнитной головки на подложке CaO-TiO2-NiO не ниже, чем у магнитной головки на обычной MnO-NiO-подложке.

Интернет

Интернет

09.12.11

Развитие Интернета начинается с 1961 г., когда в США была создана экспериментальная сеть для оперативной передачи информации...

читать далее

Современные средства нанотехнологий

Принцип работы различных электронно-вычислительных машин, в том числе и персональных компьютеров, производимых на протяжении...

читать далее

Квантовые компьютеры

В модернизации элементной базы компьютеров, основанной на традиционном электронном принципе, есть фундаментальное...

читать далее