磁性存储介质材料取得新进展，振动样品磁强计提供关键数据！
发布日期：2023-06-02
近几十年来，由于L10有序的FePt薄膜具有极大的磁各向异性能量密度，在高密度热辅助磁记录（HAMR）介质中具有潜在的应用前景，引起了研究人员的关注。通过添加Au、Ag、Cr、Mn、Cu、Ni等第三元素，可以控制FePt合金膜的磁性各向异性、居里温度、结构有序温度和晶体对数取向等材料特性，从而满足更多领域的应用。
近期，来自印度Darrang大学的R.K. Basumatary等研究者探究了不同含量和不同条件下制备的Co掺杂FePtCo薄膜FCC结构对磁性能的影响，以及Cu插入层对晶体生长结构和表面粗糙度的影响，该工作被发表在Journal of Alloys and Compounds期刊上。
在该项工作中，研究者利用MicroSense EZ系列振动样品磁强计分别对三种不同制备方式，不同Co元素掺杂组分的FePtCo三元合金薄膜的磁学性能进行了表征。研究表明，在原位退火和Cu插层加持的情况下，随着Co掺杂量的增加，Co和FePt亚晶格之间的反铁磁耦合FePtCo薄膜的磁化强度和有效磁各向异性能会降低。然而，在退火后处理后，Co的掺杂会增强FePtCo薄膜的铁磁性质。当Co掺杂量为11％时，薄膜的Ms达到最大值， 17% Co掺杂时薄膜的Ms明显降低，这表明17% Co掺杂时反铁磁耦合占主导，导致磁矩减小。11%和17% Co掺杂的性能存在明显差异，证明Co掺杂量的不同会导致磁耦合类型、磁矩大小、磁各向异性和晶粒尺寸等方面的变化。
此外，文章还提到插入2 nm Cu底层的FePtCo薄膜不仅表现出了较大的有效磁各向异性能量和净磁化强度，增强了FePtCo薄膜的磁性能，还可以减小薄膜表面的粗糙度，使其表面更加光滑。综上两点，插入Cu底层可以改善FePtCo薄膜的磁性能和表面形貌，使其具有潜在的应用价值。
其中，该项研究团队通过MicroSense EZ系列振动样品磁强计对材料进行面内、面外磁场的磁滞回线、表征矫顽力、饱和磁化强度等参数的表征，探究了制备方式和Co掺杂密度等对FePtCo薄膜磁学性能的影响。综上所述，FePtCo三元合金薄膜具有磁存储器件应用的潜力。
图1. 室温M-H迟滞曲线，以及合金薄膜矫顽力和饱和磁化强度随Co含量的变化图。
（左：沉积FePtCo三元合金薄膜。右：原位退火FePtCo合金薄膜。）
图2. 2 nm Cu衬底上沉积的FePtCo合金薄膜的室温M-H迟滞曲线。
图3. (a)Cu插层膜的Hc和Ms的变化图，(b)三种条件下沉积的所有薄膜的Keff
随FePtCo合金薄膜Co含量的变化图。
图4. 三种条件下沉积的FePtCo薄膜饱和磁化强度图。
本文提到的振动样品磁强计由MicroSense公司自主研发，该公司目前被美国半导体研发机构科磊公司收购，在振动样品磁强计方面具备35年的生产研发经验。EZ系列电磁体振动样品磁强计具有高精度、高稳定性等特点，可探测10-7 emu以下的磁矩数据，可准确测量磁性材料的基本磁性能，如磁化曲线，磁滞回线，退磁曲线，热磁曲线等，得到相应的各种磁学参数，如饱和磁化强度 M，剩余磁化强度，矫顽力H，最大磁能积，居里温度，磁导率(包括初始磁导率)等，对粉末、颗粒、薄膜、液体、块状等磁性材料样品均可测量。
在常规磁学测量基础上，可选配各类选件以满足更多功能的测量。变温选件可以扩展测量温度，可扩展范围为100K至1300K；快速扫场选件可提升扫场速率，可达1T/s，每秒可获取1000个数据点；高场选件可提升最大背景磁场；高磁矩选件可以探测30 emu的大磁矩信号；磁电阻选件可以进行电学方面的测量；矢量选件可实现X和Y轴两个方向磁矩同时测量；自动进样选件可实现批量全自动测量。另外新增磁光克尔选件、铁磁共振选件、可进行更多应用领域的磁学测量。
振动样品磁强计EZ系列
MicroSense与QD公司合作超过20年，QD公司拥有一支专业、成熟的售后团队，具备超卓的MicroSense EZ系列VSM产品售后服务能力，选购该产品的国内用户可以享受到技术能力强、响应速度快的售后服务。
MicroSense EZ系列VSM已在国内各大高校、企业落户，在相关磁学领域发挥着及其重要的作用。近几年国内MicroSense VSM用户有： 清华大学、中北大学、东华理工大学、华侨大学、中国科学技术大学、东北大学、宁夏大学、河北工业大学、季华实验室、以及青岛、杭州地区工业用户等。
【参考文献】
[1] R.K. Basumatary et al., Journal of Alloys and Compounds 955 (2023) 170313
【部分安装现场图】
中国科学技术大学 MicroSense EZ7安装图
季华实验室 MicroSense EZ9安装图
