增强CoFe基磁性多层膜垂直磁各向异性的方法

本发明属于铁磁金属薄膜材料，具体涉及增强cofe基磁性多层膜垂直磁各向异性的方法。

背景技术：

1、磁各向异性是铁磁材料的基本物理性质之一，它是指物质的磁性随方向而变的现象，具体表现为磁性材料的磁化率、磁化曲线、磁滞回线等随磁化方向的不同表现出不同的性质。在薄膜材料中，其易磁化方向垂直于薄膜表面，具有这种性质的薄膜称其具有垂直磁各向异性。随着电子器件向着小型化方向的发展，对于高密度的磁性存储介质的需求日益增强，利用具有垂直磁各向异性的薄膜材料作为记录介质是有效提高存储密度的手段之一。其中，cofe基磁性多层膜因其可以较为容易的诱导出垂直磁各向异性而受到了研究人员的广泛关注。现有的技术手段中，可以通过减小cofe基磁性层的厚度以及重复cofe基磁性层/氧化物层或cofe基磁性层/非磁性金属层界面来增强体系的垂直磁各向异性。这些方法制备手段较为复杂，制备难度较大。如何有效地增强cofe基磁性多层膜的垂直磁各向异性，也成为了研究热点。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供增强cofe基磁性多层膜垂直磁各向异性的方法，该方法制备流程简单，制备难度较小，对cofe基磁性多层膜的垂直磁各向异性增强有效可靠。

2、本发明所采用的技术方案是，增强cofe基磁性多层膜垂直磁各向异性的方法，具体步骤如下：

3、步骤1.制备mgo层：由射频磁控溅射法直接在衬底上沉积；

4、步骤2.制备cofe基磁性层：由射频磁控溅射法在mgo层上沉积cofe基磁性层；

5、步骤3.制备mo隔离层：由直流磁控溅射法在cofe基磁性层上沉积mo隔离层；

6、步骤4.制备重金属层：由直流磁控溅射法在mo隔离层上沉积重金属层；

7、步骤5.退火：在重金属层沉积结束后，将样品进行退火处理。

8、本发明的特征还在于：

9、步骤1中衬底为si基片、sio基片或预先模印刻制图案的si基片。

10、溅射气氛为氩气，氩气流量为18sccm-36sccm。

11、磁控溅射系统基板旋转速度为5rpm-20rpm。

12、步骤4中，沉积的重金属层所用材质为表面自由能高于2939mj/m2的非铁磁重金属，例如ta、w、hf等中的一种或多种任意原子比组成。

13、步骤5中，退火温度为300℃-500℃，退火时间为1h。

14、mgo层的厚度为：1nm-2nm；cofe基磁性层的厚度为：1nm-1.7nm；mo隔离层的厚度为：1nm-4nm；重金属层的厚度为：2nm-5nm。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明方法针对在没有减小cofe基磁性层的厚度以及额外引入周期性结构来增加cofe基磁性多层膜的垂直磁各向异性。相比于减小cofe基磁性层厚度以及增加cofe基磁性层/氧化物层界面或cofe基磁性层/非磁性金属层界面的两种方法，本发明通过cofe基合金层的元素偏聚实现垂直磁各向异性的增强，具有制备难度较小的优点。此外，本发明对cofe基磁性多层膜垂直磁各向异性的热稳定性有一定的增强。

技术特征：

1.增强cofe基磁性多层膜垂直磁各向异性的方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的增强cofe基磁性多层膜垂直磁各向异性的方法，其特征在于，步骤1中衬底为si基片、sio基片或预先模印刻制图案的si基片。

3.根据权利要求1所述的增强cofe基磁性多层膜垂直磁各向异性的方法，其特征在于，溅射气氛为氩气，氩气流量为18sccm-36sccm。

4.根据权利要求3所述的增强cofe基磁性多层膜垂直磁各向异性的方法，其特征在于，磁控溅射系统基板旋转速度为5rpm-20rpm。

5.根据权利要求1所述的增强cofe基磁性多层膜垂直磁各向异性的方法，其特征在于，步骤4中，沉积的重金属层所用材质为表面自由能高于2939mj/m2的非铁磁重金属。

6.根据权利要求1所述的增强cofe基磁性多层膜垂直磁各向异性的方法，其特征在于，步骤5中，退火温度为300℃-500℃，退火时间为1h。

7.根据权利要求1所述的增强cofe基磁性多层膜垂直磁各向异性的方法，其特征在于，mgo层的厚度为：1nm-2nm；cofe基磁性层的厚度为：1nm-1.7nm；mo隔离层的厚度为：1nm-4nm；重金属层的厚度为：2nm-5nm。

技术总结本发明公开增强CoFe基磁性多层膜垂直磁各向异性的方法，具体步骤如下：步骤1.制备MgO层：由射频磁控溅射法直接在衬底上沉积；步骤2.制备CoFe基磁性层：由射频磁控溅射法在MgO层上沉积CoFe基磁性层；步骤3.制备Mo隔离层：由直流磁控溅射法在CoFe基磁性层上沉积Mo隔离层；步骤4.制备重金属层：由直流磁控溅射法在Mo隔离层上沉积重金属层；步骤5.退火：在重金属层沉积结束后，将样品进行退火处理。该方法制备流程简单，制备难度较小，对CoFe基磁性多层膜的垂直磁各向异性增强有效可靠。技术研发人员：郑富,朱泽镱,马丽,王晓梦,曹志杰,龙河海,万雅帆,王雪受保护的技术使用者：宁夏大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29