一种具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法
一种具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到高密度磁性存储、磁光存储以及高灵敏度磁性传感器等技术领域，尤其是一种具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，信息技术发展突飞猛进，对信息存储密度和存储速度的要求不断增加。为进一步提高磁光盘、磁盘等的记录密度，记录介质中磁性单元尺寸必须减小到1nm以内，而在这样小尺寸下，传统的水平记录模式遇到了无法克服的极限一一由于热扰动导致的超顺磁效应。
[0003]为了克服这一极限，垂直磁记录技术理论进入人们的视野，并受到越来越广泛的重视。为了在提高存储密度的同时能够保持热稳定性，垂直记录的介质必须具有高的垂直磁各向异性。同时为了提高信噪比，减少相邻比特、磁盘中永磁体和其它各种外界电磁噪声干扰，存储介质需要具有较高的矫顽力。垂直磁化的连续薄膜是人们关注的重点，因为其具有高的垂直磁各向异性且同时具有高矫顽力及饱和磁化强度，且连续薄膜的制备方法简单。但是，铁磁薄膜在实际的存储过程中，每一个存储单元都是由多个的晶粒组成，而晶粒在膜面上连续的分布将会导致晶粒间的磁耦合无法消除，从而会导致过渡层变宽，噪音增大。而具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜在运用于磁存储介质时，其存储单元是独立的铁磁颗粒，可以克服相互之间的磁耦合，从而在提高存储密度的同时，保证存储信号的高信噪比及存储稳定性。
[0004]截止目前，还没有一种可以用来制备具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜方法的报道。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，以制备出具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜。
[0007]( 二 )技术方案
[0008]为达到上述目的，本发明提供了一种具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，包括:步骤1:将衬底I放入真空薄膜沉积系统2 ;步骤2:在衬底I上生长缓冲层3 ;步骤3:将衬底I保持在一定温度，在缓冲层3上沉积一种能够形成液滴或颗粒状的元素X1,并形成多个液滴或颗粒4 ;步骤4:在液滴或颗粒4上继续沉积能够与元素X1形成合金的元素X2，完成具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备。
[0009]上述方案中，步骤I中所述衬底I为GaAs衬底、Si衬底、玻璃衬底、MgO衬底、蓝宝石衬底或SiC衬底。
[0010]上述方案中，步骤I所述真空薄膜沉积系统2为分子束外延系统、磁控溅射系统、热蒸发系统、激光脉冲沉积系统或MOCVD。[0011 ] 上述方案中，步骤2中所述缓冲层3采用的材料为GaAs、S1、MgO、Cr、InAs、InGaAs、AlGaAs、Al、Ta 或 Pd。
[0012]上述方案中，步骤3中所述将衬底I保持在一定温度，该温度为77K至1300K。
[0013]上述方案中，步骤3中所述元素X1SGaaKIruFe或Co，对应形成的液滴或颗粒4分别为Ga液滴、In液滴、Al液滴或颗粒、Fe液滴或颗粒、Co液滴或颗粒。
[0014]上述方案中，步骤3中所述形成多个液滴或颗粒4，液滴或颗粒4的尺寸为3nm-100nm，密度为 1ll-1O13个 / 英吋 2。
[0015]上述方案中，步骤4中所述元素X2为Mn、Pt、Pd、Al或Co，沉积方式为单独或几种元素同时沉积。
[0016]上述方案中，步骤4中所述制备的铁磁颗粒膜为InxMn、CoxFeyPdz、CoxFeyPt^MnxGayAlz，其中 x、y、z 为组分比例，0〈x〈3，0〈y〈3，0〈z〈3。
[0017](三)有益效果
[0018]本发明的有益效果是，利用本发明，制备出了具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜，并且该铁磁颗粒膜具有均匀可控的颗粒尺寸，同时具有非常优越的室温铁磁性能，包括超高的垂直磁各向异性、较高的矫顽力及饱和磁化强度、接近于I的剩磁比，这些性质使得其在垂直磁存储、磁光存储以及高灵敏度磁性传感器等技术领域有着很广泛的应用前景。此夕卜，由于利用本发明制备的铁磁颗粒膜可以在多种衬底上生长，所以利用该发明制备的铁磁颗粒膜制备的各类器件结构可以与目前已经非常成熟的半导体工艺完美兼容。
【附图说明】
[0019]图1是本发明提供的制备具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的方法流程图；
[0020]图2是利用本发明制备的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的样品结构示意图；
[0021]图3是利用本发明制备的铁磁颗粒膜层在300K时的垂直磁滞回线；
[0022]图4是利用本发明制备的铁磁颗粒膜层的表面形貌原子力显微(AFM)图像。
[0023]图5是利用本发明制备的铁磁颗粒膜层的高分辨透射电镜显微图像。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0025]本发明提供的制备具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的方法，采用液相沉积法，首先利用真空薄膜沉积系统在缓冲层上沉积一种可以形成液滴或颗粒的元素，如Ga、Al、In、Fe、Co等，形成液滴或颗粒，然后再在液滴上沉积另一种元素，如Mn、Pt、Pd、Al、Co，从而制备出具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜。
[0026]如图1所示，图1是本发明提供的制备具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的方法流程图，该方法包括以下步骤:
[0027]步骤1:将衬底I放入真空薄膜沉积系统2 ；
[0028]在本步骤中，衬底I可以采用GaAs衬底、Si衬底、玻璃衬底、MgO衬底、蓝宝石衬底或SiC衬底；真空薄膜沉积系统2可以采用分子束外延系统、磁控溅射系统、热蒸发系统、激光脉冲沉积系统或MOCVD。
[0029]步骤2:在衬底I上生长缓冲层3 ；
[0030]在本步骤中，缓冲层3采用的材料可以为GaAs、S1、MgO、Cr、InAs、InGaAs、AlGaAs、Al、Ta 或 Pd。
[0031]步骤3:将衬底I保持在一定温度，在缓冲层3上沉积一种能够形成液滴或颗粒状的元素X1，并形成多个液滴或颗粒4，其中液滴或颗粒4的尺寸一般为3nm-100nm，密度一般为1ll-1O13个/英吋2O
[0032]在本步骤中，将衬底I保持在一定温度，该温度为77K至1300K ;元素Ga、Al、In、Fe、Co，对应形成的液滴或颗粒4分别为Ga液滴、In液滴、Al液滴或颗粒、Fe液滴或颗粒、Co液滴或颗粒。
[0033]步骤4:在液滴或颗粒4上继续沉积能够与元素& 形成合金的元素X 2，完成具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜5的制备；
[0034]在本步骤中，元素X2为Mn、Pt、Pd、Al、Co，沉积方式为单独或几种元素同时沉积；制备的铁磁颗粒膜5为InxMn、CoxFeyPdz、CoxFeyPt^ Mn xGayAlz，其中x、y、z为组分比例，0〈x〈3，0〈y〈3，0〈z〈3o
[0035]请参阅图2所示，以利用分子束外延技术、在GaAs衬底上制备铁磁颗粒膜MnxGay的实施例1作具体说明。具体包括如下具体步骤:
[0036]步骤1:将衬底I放入真空薄膜沉积系统2的样品架上，所述衬底I的材料为GaAs、S1、玻璃、MgO、蓝宝石、SiC等，但不限于以上材料；所述真空薄膜沉积系统2为分子束外延沉积系统、磁控溅射系统、热蒸发系统、激光脉冲沉积系统、MOCVD等，但不限于以上薄膜沉积系统。其中在实施例1中，衬底I为GaAs，薄膜沉积系统2为分子束外延系统。
[0037]步骤2:在衬底I上生长缓冲层3，其中缓冲层3可以为GaAs、S1、MgO、Cr、InAs,11^&48 316&48 31、了&、？(1等，但不限于以上缓冲层。其中在实施例1中，缓冲层为GaAs。
[0038]步骤3:将衬底I的温度保持在一定温度，在缓冲层3上单独沉积可以形成液滴或颗粒的元素X1，形成液滴或颗粒4。上述所述温度为77K到1300K，所述元素XiSGa、Al、In、Fe、Co，形成的液滴或颗粒4分别为Ga液滴、In液滴、Al液滴或颗粒、Fe液滴或颗粒、Co液滴或颗粒。其中在实施例1中，元素X1* Ga元素，具体温度为100K到550K。
[0039]步骤5:继续在液滴4上沉积铁磁颗粒膜中的另一种元素X2，从而完成具垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜层的制备。其中元素X2为Mn、Pt、Pd、Al、Co，沉积方式为单独或几种元素同时沉积，所制备的铁磁颗粒膜层5的材料为InxMn、CoxFeyPdz、CoxFeyPtz、MnxGayAlz，其中x、y、z为组分比例，0〈X〈3，0〈y〈3，0〈z〈3。其中在实施例1中所制备的铁磁颗粒膜层5为MnxGay,从反射式高能电子衍射原位图像可以看到在缓冲层3上生长铁磁颗粒层5为高质量单晶，同时X、y的比值从0.6:1至3.0:1均可以制备出具有垂直磁各向异性的MnxGay。
[0040]图3代表性地给出了衬底I在200°C温度制备的铁磁颗粒膜层5的磁性测量结果，表明利用该发明方法制备的铁磁薄膜层5具有非常优异的室温铁磁性能，包括高的垂直磁各向异性、高的矫顽力、适中的饱和磁化强度、接近于I的剩磁比，在垂直磁存储等领域有着广泛的应用前景。
[0041]图4代表性地给出了利用该方法制备的铁磁颗粒膜层5的AFM表面形貌图，表明利用该方法制备的铁磁颗粒膜层5具有很好的均一性。
[0042]图5代表性地给出了利用该方法制备的铁磁颗粒膜层5的TEM图，表明了利用该方法制备的铁磁颗粒膜层，该铁磁颗粒膜具有很好的单晶结构。
[0043] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，包括: 步骤1:将衬底(I)放入真空薄膜沉积系统(2); 步骤2:在衬底(I)上生长缓冲层(3); 步骤3:将衬底(I)保持在一定温度，在缓冲层(3)上沉积一种能够形成液滴或颗粒状的元素X1，并形成多个液滴或颗粒(4); 步骤4:在液滴或颗粒(4)上继续沉积能够与元素&形成合金的元素X2，完成具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备。2.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤I中所述衬底(I)为GaAs衬底、Si衬底、玻璃衬底、MgO衬底、蓝宝石衬底或SiC衬底。3.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤I所述真空薄膜沉积系统(2)为分子束外延系统、磁控溅射系统、热蒸发系统、激光脉冲沉积系统或MOCVD系统。4.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤2中所述缓冲层(3)采用的材料为6&六8、51、]\%0、0、11^8、1116&六8、六16&六8、六1、丁3或Pd。5.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤3中所述将衬底(I)保持在一定温度，该温度为77K至1300K。6.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤3中所述元素X1* Ga、Al、In、Fe或Co，对应形成的液滴或颗粒(4)分别为Ga液滴、In液滴、Al液滴或颗粒、Fe液滴或颗粒、Co液滴或颗粒。7.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤3中所述形成多个液滴或颗粒(4)，液滴或颗粒(4)的尺寸为3nm-100nm，密度为1ll-1O13个 / 英吋 2O8.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤4中所述元素X2SMn、Pt、Pd、Al或Co，沉积方式为单独或几种元素同时沉积。9.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤4中所述制备的铁磁颗粒膜为InxMn、CoxFeyPdz、CoxFeyPt^ Mn xGayAlz，其中x、y、z为组分比例，0〈x〈3，0〈y〈3，0〈z〈3。
【专利摘要】本发明公开了一种具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，包括：将衬底放入真空薄膜沉积系统；在衬底上生长缓冲层；将衬底保持在一定温度，在缓冲层上沉积一种能够形成液滴或颗粒状的元素X1，并形成多个液滴或颗粒；在液滴或颗粒上继续沉积能够与元素X1形成合金的元素X2，完成具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备。利用本发明，制备出了具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜，并且该铁磁颗粒膜具有均匀可控的颗粒尺寸，同时具有非常优越的室温铁磁性能，使得其在垂直磁存储、磁光存储以及高灵敏度磁性传感器等技术领域有着很广泛的应用前景。
【IPC分类】G11B5/31
【公开号】CN104900242
【申请号】CN201510346075
【发明人】鲁军, 肖嘉星, 赵建华
【申请人】中国科学院半导体研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月19日
【技术领域】
[0001]本发明涉及到高密度磁性存储、磁光存储以及高灵敏度磁性传感器等技术领域，尤其是一种具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，信息技术发展突飞猛进，对信息存储密度和存储速度的要求不断增加。为进一步提高磁光盘、磁盘等的记录密度，记录介质中磁性单元尺寸必须减小到1nm以内，而在这样小尺寸下，传统的水平记录模式遇到了无法克服的极限一一由于热扰动导致的超顺磁效应。
[0003]为了克服这一极限，垂直磁记录技术理论进入人们的视野，并受到越来越广泛的重视。为了在提高存储密度的同时能够保持热稳定性，垂直记录的介质必须具有高的垂直磁各向异性。同时为了提高信噪比，减少相邻比特、磁盘中永磁体和其它各种外界电磁噪声干扰，存储介质需要具有较高的矫顽力。垂直磁化的连续薄膜是人们关注的重点，因为其具有高的垂直磁各向异性且同时具有高矫顽力及饱和磁化强度，且连续薄膜的制备方法简单。但是，铁磁薄膜在实际的存储过程中，每一个存储单元都是由多个的晶粒组成，而晶粒在膜面上连续的分布将会导致晶粒间的磁耦合无法消除，从而会导致过渡层变宽，噪音增大。而具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜在运用于磁存储介质时，其存储单元是独立的铁磁颗粒，可以克服相互之间的磁耦合，从而在提高存储密度的同时，保证存储信号的高信噪比及存储稳定性。
[0004]截止目前，还没有一种可以用来制备具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜方法的报道。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，以制备出具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜。
[0007]( 二 )技术方案
[0008]为达到上述目的，本发明提供了一种具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，包括:步骤1:将衬底I放入真空薄膜沉积系统2 ;步骤2:在衬底I上生长缓冲层3 ;步骤3:将衬底I保持在一定温度，在缓冲层3上沉积一种能够形成液滴或颗粒状的元素X1,并形成多个液滴或颗粒4 ;步骤4:在液滴或颗粒4上继续沉积能够与元素X1形成合金的元素X2，完成具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备。
[0009]上述方案中，步骤I中所述衬底I为GaAs衬底、Si衬底、玻璃衬底、MgO衬底、蓝宝石衬底或SiC衬底。
[0010]上述方案中，步骤I所述真空薄膜沉积系统2为分子束外延系统、磁控溅射系统、热蒸发系统、激光脉冲沉积系统或MOCVD。[0011 ] 上述方案中，步骤2中所述缓冲层3采用的材料为GaAs、S1、MgO、Cr、InAs、InGaAs、AlGaAs、Al、Ta 或 Pd。
[0012]上述方案中，步骤3中所述将衬底I保持在一定温度，该温度为77K至1300K。
[0013]上述方案中，步骤3中所述元素X1SGaaKIruFe或Co，对应形成的液滴或颗粒4分别为Ga液滴、In液滴、Al液滴或颗粒、Fe液滴或颗粒、Co液滴或颗粒。
[0014]上述方案中，步骤3中所述形成多个液滴或颗粒4，液滴或颗粒4的尺寸为3nm-100nm，密度为 1ll-1O13个 / 英吋 2。
[0015]上述方案中，步骤4中所述元素X2为Mn、Pt、Pd、Al或Co，沉积方式为单独或几种元素同时沉积。
[0016]上述方案中，步骤4中所述制备的铁磁颗粒膜为InxMn、CoxFeyPdz、CoxFeyPt^MnxGayAlz，其中 x、y、z 为组分比例，0〈x〈3，0〈y〈3，0〈z〈3。
[0017](三)有益效果
[0018]本发明的有益效果是，利用本发明，制备出了具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜，并且该铁磁颗粒膜具有均匀可控的颗粒尺寸，同时具有非常优越的室温铁磁性能，包括超高的垂直磁各向异性、较高的矫顽力及饱和磁化强度、接近于I的剩磁比，这些性质使得其在垂直磁存储、磁光存储以及高灵敏度磁性传感器等技术领域有着很广泛的应用前景。此夕卜，由于利用本发明制备的铁磁颗粒膜可以在多种衬底上生长，所以利用该发明制备的铁磁颗粒膜制备的各类器件结构可以与目前已经非常成熟的半导体工艺完美兼容。
【附图说明】
[0019]图1是本发明提供的制备具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的方法流程图；
[0020]图2是利用本发明制备的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的样品结构示意图；
[0021]图3是利用本发明制备的铁磁颗粒膜层在300K时的垂直磁滞回线；
[0022]图4是利用本发明制备的铁磁颗粒膜层的表面形貌原子力显微(AFM)图像。
[0023]图5是利用本发明制备的铁磁颗粒膜层的高分辨透射电镜显微图像。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0025]本发明提供的制备具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的方法，采用液相沉积法，首先利用真空薄膜沉积系统在缓冲层上沉积一种可以形成液滴或颗粒的元素，如Ga、Al、In、Fe、Co等，形成液滴或颗粒，然后再在液滴上沉积另一种元素，如Mn、Pt、Pd、Al、Co，从而制备出具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜。
[0026]如图1所示，图1是本发明提供的制备具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的方法流程图，该方法包括以下步骤:
[0027]步骤1:将衬底I放入真空薄膜沉积系统2 ；
[0028]在本步骤中，衬底I可以采用GaAs衬底、Si衬底、玻璃衬底、MgO衬底、蓝宝石衬底或SiC衬底；真空薄膜沉积系统2可以采用分子束外延系统、磁控溅射系统、热蒸发系统、激光脉冲沉积系统或MOCVD。
[0029]步骤2:在衬底I上生长缓冲层3 ；
[0030]在本步骤中，缓冲层3采用的材料可以为GaAs、S1、MgO、Cr、InAs、InGaAs、AlGaAs、Al、Ta 或 Pd。
[0031]步骤3:将衬底I保持在一定温度，在缓冲层3上沉积一种能够形成液滴或颗粒状的元素X1，并形成多个液滴或颗粒4，其中液滴或颗粒4的尺寸一般为3nm-100nm，密度一般为1ll-1O13个/英吋2O
[0032]在本步骤中，将衬底I保持在一定温度，该温度为77K至1300K ;元素Ga、Al、In、Fe、Co，对应形成的液滴或颗粒4分别为Ga液滴、In液滴、Al液滴或颗粒、Fe液滴或颗粒、Co液滴或颗粒。
[0033]步骤4:在液滴或颗粒4上继续沉积能够与元素& 形成合金的元素X 2，完成具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜5的制备；
[0034]在本步骤中，元素X2为Mn、Pt、Pd、Al、Co，沉积方式为单独或几种元素同时沉积；制备的铁磁颗粒膜5为InxMn、CoxFeyPdz、CoxFeyPt^ Mn xGayAlz，其中x、y、z为组分比例，0〈x〈3，0〈y〈3，0〈z〈3o
[0035]请参阅图2所示，以利用分子束外延技术、在GaAs衬底上制备铁磁颗粒膜MnxGay的实施例1作具体说明。具体包括如下具体步骤:
[0036]步骤1:将衬底I放入真空薄膜沉积系统2的样品架上，所述衬底I的材料为GaAs、S1、玻璃、MgO、蓝宝石、SiC等，但不限于以上材料；所述真空薄膜沉积系统2为分子束外延沉积系统、磁控溅射系统、热蒸发系统、激光脉冲沉积系统、MOCVD等，但不限于以上薄膜沉积系统。其中在实施例1中，衬底I为GaAs，薄膜沉积系统2为分子束外延系统。
[0037]步骤2:在衬底I上生长缓冲层3，其中缓冲层3可以为GaAs、S1、MgO、Cr、InAs,11^&48 316&48 31、了&、？(1等，但不限于以上缓冲层。其中在实施例1中，缓冲层为GaAs。
[0038]步骤3:将衬底I的温度保持在一定温度，在缓冲层3上单独沉积可以形成液滴或颗粒的元素X1，形成液滴或颗粒4。上述所述温度为77K到1300K，所述元素XiSGa、Al、In、Fe、Co，形成的液滴或颗粒4分别为Ga液滴、In液滴、Al液滴或颗粒、Fe液滴或颗粒、Co液滴或颗粒。其中在实施例1中，元素X1* Ga元素，具体温度为100K到550K。
[0039]步骤5:继续在液滴4上沉积铁磁颗粒膜中的另一种元素X2，从而完成具垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜层的制备。其中元素X2为Mn、Pt、Pd、Al、Co，沉积方式为单独或几种元素同时沉积，所制备的铁磁颗粒膜层5的材料为InxMn、CoxFeyPdz、CoxFeyPtz、MnxGayAlz，其中x、y、z为组分比例，0〈X〈3，0〈y〈3，0〈z〈3。其中在实施例1中所制备的铁磁颗粒膜层5为MnxGay,从反射式高能电子衍射原位图像可以看到在缓冲层3上生长铁磁颗粒层5为高质量单晶，同时X、y的比值从0.6:1至3.0:1均可以制备出具有垂直磁各向异性的MnxGay。
[0040]图3代表性地给出了衬底I在200°C温度制备的铁磁颗粒膜层5的磁性测量结果，表明利用该发明方法制备的铁磁薄膜层5具有非常优异的室温铁磁性能，包括高的垂直磁各向异性、高的矫顽力、适中的饱和磁化强度、接近于I的剩磁比，在垂直磁存储等领域有着广泛的应用前景。
[0041]图4代表性地给出了利用该方法制备的铁磁颗粒膜层5的AFM表面形貌图，表明利用该方法制备的铁磁颗粒膜层5具有很好的均一性。
[0042]图5代表性地给出了利用该方法制备的铁磁颗粒膜层5的TEM图，表明了利用该方法制备的铁磁颗粒膜层，该铁磁颗粒膜具有很好的单晶结构。
[0043] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，包括: 步骤1:将衬底(I)放入真空薄膜沉积系统(2); 步骤2:在衬底(I)上生长缓冲层(3); 步骤3:将衬底(I)保持在一定温度，在缓冲层(3)上沉积一种能够形成液滴或颗粒状的元素X1，并形成多个液滴或颗粒(4); 步骤4:在液滴或颗粒(4)上继续沉积能够与元素&形成合金的元素X2，完成具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备。2.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤I中所述衬底(I)为GaAs衬底、Si衬底、玻璃衬底、MgO衬底、蓝宝石衬底或SiC衬底。3.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤I所述真空薄膜沉积系统(2)为分子束外延系统、磁控溅射系统、热蒸发系统、激光脉冲沉积系统或MOCVD系统。4.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤2中所述缓冲层(3)采用的材料为6&六8、51、]\%0、0、11^8、1116&六8、六16&六8、六1、丁3或Pd。5.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤3中所述将衬底(I)保持在一定温度，该温度为77K至1300K。6.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤3中所述元素X1* Ga、Al、In、Fe或Co，对应形成的液滴或颗粒(4)分别为Ga液滴、In液滴、Al液滴或颗粒、Fe液滴或颗粒、Co液滴或颗粒。7.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤3中所述形成多个液滴或颗粒(4)，液滴或颗粒(4)的尺寸为3nm-100nm，密度为1ll-1O13个 / 英吋 2O8.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤4中所述元素X2SMn、Pt、Pd、Al或Co，沉积方式为单独或几种元素同时沉积。9.根据权利要求1所述的具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，其特征在于，步骤4中所述制备的铁磁颗粒膜为InxMn、CoxFeyPdz、CoxFeyPt^ Mn xGayAlz，其中x、y、z为组分比例，0〈x〈3，0〈y〈3，0〈z〈3。
【专利摘要】本发明公开了一种具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备方法，包括：将衬底放入真空薄膜沉积系统；在衬底上生长缓冲层；将衬底保持在一定温度，在缓冲层上沉积一种能够形成液滴或颗粒状的元素X1，并形成多个液滴或颗粒；在液滴或颗粒上继续沉积能够与元素X1形成合金的元素X2，完成具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜的制备。利用本发明，制备出了具有垂直磁各向异性的铁磁颗粒膜，并且该铁磁颗粒膜具有均匀可控的颗粒尺寸，同时具有非常优越的室温铁磁性能，使得其在垂直磁存储、磁光存储以及高灵敏度磁性传感器等技术领域有着很广泛的应用前景。
【IPC分类】G11B5/31
【公开号】CN104900242
【申请号】CN201510346075
【发明人】鲁军, 肖嘉星, 赵建华
【申请人】中国科学院半导体研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月19日
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