專利名稱：一種基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)及其寫入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種磁記錄介質(zhì)及其寫入方法，尤其是涉及到基于多鐵性復合薄膜的 磁記錄介質(zhì)及采用電寫入的磁記錄方法。
背景技術(shù)：
隨著社會的不斷發(fā)展，信息的交流變得越來越重要，同時信息的指數(shù)式增長對信息 存儲的要求也越來越高。磁記錄技術(shù)誕生于1898年，作為一門傳統(tǒng)的信息記錄技術(shù)， 磁記錄技術(shù)不斷接受高容量信息存儲的挑戰(zhàn)，在記錄介質(zhì)、讀出磁頭方面不斷取得跨越 式的進展。磁記錄技術(shù)至今憑借著高存儲密度、大的存儲容量、速度快、價格低的優(yōu)勢， 在信息存儲領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位。
磁記錄技術(shù)涉及到寫入方法、記錄的介質(zhì)、記錄的模式、讀出的方法。就傳統(tǒng)的磁 記錄技術(shù)而言，寫入的方法一直是磁性信號寫入，即通過電磁感應(yīng)把電信號轉(zhuǎn)化為磁信 號，通過磁信號把信息寫入記錄介質(zhì)中。為了產(chǎn)生足夠強的寫入磁信號，需要一定數(shù)量 的線圈，而且寫入磁頭不可避免的存在著雜散的磁場，這些都使得寫入頭的尺寸難以縮 小，但是隨著磁記錄密度的提高(如，1996磁記錄密度在1 Gbit/in2，現(xiàn)在已經(jīng)可以達 到400Gb/in2)，要求寫入頭、讀出頭具有更小的尺寸和更高的靈敏度，這對寫入的方法 提出了新的挑戰(zhàn)，研究將電信號直接寫入磁記錄介質(zhì)的方法是一個必然的趨勢。傳統(tǒng)的 磁記錄方式是水平磁記錄，即磁疇是在面內(nèi)磁化的，同樣的，隨著高密度存儲的發(fā)展， 水平磁記錄遇到了嚴重的障礙，因為高密度存儲下，水平磁記錄是不穩(wěn)定的，但是垂直 磁記錄在高密度存儲下確是穩(wěn)定的，這使得水平磁記錄逐漸被垂直磁記錄所取代，相應(yīng) 地，垂直磁記錄介質(zhì)得到了很大的發(fā)展(如Co-Cr基合金、Co-Cr基-氧化物材料、Ll0 相FePt、 Co/Pt多層膜及鐵氧體材料)，但是，目前研究的垂直磁記錄介質(zhì)仍然是和磁性 信號寫入相聯(lián)系的，開發(fā)與電寫入相關(guān)聯(lián)的磁記錄介質(zhì)與電寫入的方法是相輔相成的。 讀出的方法和物理效應(yīng)是緊密相聯(lián)系的，傳統(tǒng)的磁讀出頭是基于各向異性磁電阻(AMR) 效應(yīng)，但是AMR效應(yīng)的產(chǎn)生的磁電阻變化在1-2%左右，這使得磁記錄密度很難突破5 Gb/in2， 1988年，巨磁電阻效應(yīng)(GMR)的發(fā)現(xiàn)打破了這一瓶頸，由于GMR效應(yīng)可以 產(chǎn)生100%的磁電阻變化，這使得GMR讀出頭可以滿足高密度存儲的要求，隨著GMR 讀出頭的發(fā)展，其它一些新型的讀出頭也不斷發(fā)展(如巨磁電阻自旋閥讀出頭，巨磁電阻隧道閥讀出頭)，這都是高密度存儲不可或缺的。
電子具有電荷和自旋，通過電場控制電荷可以實現(xiàn)電存儲，通過磁場控制自旋可以 實現(xiàn)磁存儲，那么如何通過電場控制自旋實現(xiàn)磁存儲是當今磁存儲的一個關(guān)鍵的話題。 多鐵性材料的發(fā)現(xiàn)和研究，給我們提供了一個新的思路和新的方向。多鐵性材料指的是 材料同時具有多種"鐵性"，如鐵磁性、鐵電性，多鐵性材料中存在著磁電耦合效應(yīng)， 這使得我們可以通過磁電耦合效應(yīng)實現(xiàn)電場對磁性的控制。2005年，加利福尼亞大學的 R. Ramesh小組在1-3型結(jié)構(gòu)的CoFe204-BiFe03體系中發(fā)現(xiàn)用電場可以實現(xiàn)對CoFe204 納米柱磁化方向的控制，2007年，R. Ramesh小組在Nano Letters上發(fā)表文章，闡述了 在l-3型結(jié)構(gòu)的CoFe2(VBiFe03體系中，用電場輔助進行磁記錄的方法，這一發(fā)現(xiàn)為電 場寫入的磁記錄方法打下了良好的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提出一種以電場方式進行信息 寫入的多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提出一種以多鐵性復合 薄膜為記錄介質(zhì)，通過電場控制記錄介質(zhì)磁疇的磁化反轉(zhuǎn)，進而實現(xiàn)電場寫入信息的寫 入方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)， 包括基片和生長在基片上的介質(zhì)層，其特征在于所述的介質(zhì)層包括有由鐵電材料構(gòu)成的 鐵電結(jié)構(gòu)單元和由鐵磁材料構(gòu)成的鐵磁結(jié)構(gòu)單元。
其中，鐵電結(jié)構(gòu)單元為控制單元，鐵磁結(jié)構(gòu)單元為記錄單元，鐵電結(jié)構(gòu)單元和鐵磁 結(jié)構(gòu)單元一起構(gòu)成了電寫入的磁記錄介質(zhì)。鐵電結(jié)構(gòu)單元作為控制單元，脈沖信號施加
在鐵電結(jié)構(gòu)單元兩端，因此，所用的基片應(yīng)該為導電基片，如鉑基片(Pt/Ti/Si02/SD、 鈮摻雜的鈦酸鍶基片(Nb: SrTi03)或者在絕緣體基片上鍍電極，如，采用磁控濺射或 電子束蒸發(fā)的方法在絕緣基底上鍍鉑(Pt)、金(Au)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、 鋁(Al)、銅(Cu)或銀(Ag)中的一種或多種。
所述的鐵電結(jié)構(gòu)單元可以為層狀結(jié)構(gòu)，鐵磁結(jié)構(gòu)單元生長于鐵電結(jié)構(gòu)單元之上且呈 點陣分布。
由于鐵磁材料一般都具有金屬導電性質(zhì)，因此各鐵磁結(jié)構(gòu)單元之間需要相互絕緣， 而釆用點陣分布的鐵磁結(jié)構(gòu)單元可以實現(xiàn)這一點。另外，考慮到讀取的問題，鐵磁結(jié)構(gòu) 單元需要生長在最上面，以方便對磁化強度的探測。在制備的方法上，可以采用掩膜的 方法、電子束、離子束刻蝕等方法來實現(xiàn)點陣分布的鐵磁結(jié)構(gòu)單元。在這種結(jié)構(gòu)中，鐵 電結(jié)構(gòu)單元與鐵磁結(jié)構(gòu)單元通過界面進行磁電耦合，耦合的效率取決于材料本身的性 質(zhì)、界面的生長質(zhì)量及缺陷情況。層狀復合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于制備工藝簡單，易于與傳統(tǒng)的工藝兼容。
所述的鐵磁結(jié)構(gòu)單元與鐵電結(jié)構(gòu)單元共同構(gòu)成點陣分布。
在這種結(jié)構(gòu)中，鐵電結(jié)構(gòu)單元與鐵磁結(jié)構(gòu)單元一一對應(yīng)，對于漏電流不理想的鐵電 材料來說，這種結(jié)構(gòu)有利于降低漏電流。該基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)同樣可以采用 掩膜的方法、電子束、離子束刻蝕等方法來制備。
所述的介質(zhì)層可以由單相多鐵性材料構(gòu)成，所述的單相多鐵性材料構(gòu)成的介質(zhì)層可 以呈點陣分布。在該結(jié)構(gòu)中，控制單元與記錄單元由一種材料構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單，耦合效 率高。
該基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)中的鐵磁結(jié)構(gòu)單元還可以呈納米柱狀，其與鐵電結(jié) 構(gòu)單元間隔排列。
此結(jié)構(gòu)為1-3型結(jié)構(gòu)，即1緯的鐵磁納米柱間隔鑲嵌于3諱的鐵電母體即鐵電結(jié)構(gòu) 單元中。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于，增大了鐵磁結(jié)構(gòu)單元和鐵電結(jié)構(gòu)單元的接觸面積，提高了 耦合的效率。
基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)中的基片還可以由鐵電材料構(gòu)成，所述的介質(zhì)層為由 鐵磁性材料構(gòu)成的、呈點陣分布的、生長在基片上的鐵磁結(jié)構(gòu)單元。在該結(jié)構(gòu)中，基片 直接采用鐵電材料制備，鐵磁結(jié)構(gòu)單元為記錄單元，鐵電基片與鐵磁結(jié)構(gòu)單元之間相互 耦合，結(jié)構(gòu)簡單。
上述方案中，所述的鐵電材料可以為鉛基鐵電材料、鈦酸鋇及其摻雜系列或單相多 鐵材料；其中，所述的鉛基鐵電材料選自鈦酸鉛(PbTi03)、鋯鈦酸鉛(Pb(Zr,Ti)03)、 鈦酸鉛鑭((La，Pb)Ti03)、鋯鈦酸鉛鑭((La，Pb)(Zr,Ti)03)、鈮鎂酸鉛(Pb(Mg, Nb)03)、 鈮鋅酸鉛(Pb(Zn,Nb)03)、鈮鈧酸鉛(Pb(Sc,Nb)03)、鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(Pb(Mg, Nb)03-PbTi03)、鈮鋅酸鉛-鈦酸鉛(Pb(Zn，Nb)03-PbTi03)或鈮鈧酸鉛-鈦酸鉛(Pb(Sc， Nb)03-PbTi03);所述的鈦酸鋇及其摻雜系列為鈦酸鋇(BaTi03)、鈦酸鍶鋇((Ba,Sr)Ti03)或， 由錳(Mn)、鎳(Ni)、鎂(Mg)、鋁(Al)或鉻(Cr)摻雜的鈦酸鍶鋇，摻雜的元素取代Ti的位 置，摻雜的原子百分比在O到O.l之間；所述的單相多鐵材料為鐵酸鉍(BiFe03)或鐵酸 鉍(BiFe03)摻雜系列。
所述的鐵酸鉍(BiFe03)摻雜系列可以為鐵酸鉍(BiFe03)中摻有鉀(K)、鈣(Ca)、鈧 (Sc)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、 鍶(Sr)、鋇(Ba)、釔(Y)、鈮(Nb)、鉛(Pb)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、 釤(Sm)、釓(Gd)、鋱(Tb)或鐿(Yb)，摻雜元素取代Bi或者Fe的位置，摻雜的 原子百分比在O到O.l之間。
所述的鐵磁材料可以為Co基材料、鐵氧體系列、鐵磁性金屬及合金或鈣鈦礦結(jié)構(gòu) 氧化物；其中，所述的Co基材料為Co-Cr基合金、Co-Cr基合金-氧化物顆粒、Co/Pd 多層膜、Co/Pt多層膜、SmCo、 SmCo/Cr、 Co-y-Fe203或Co-Fe304;所述的鐵氧體系列為y-Fe203、 Fe304、鋇鐵氧體、鍶鐵氧體、鎳鐵氧體(NiFe204)或鈷鐵氧體(CoFe204); 所述的鐵磁性金屬及合金為Fe、 Co、 Ni、 Fe-Co或Fe-Co-Ni;所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物 為(La， Sr)Mn03、 (La, Ca)Mn03、 (La,Ba)Mn03、 (La, Pb)Mn03或(La, Ag)Mn03 。
一種基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)的寫入方法，其特征在于信號源產(chǎn)生的電信號 施加于鐵電結(jié)構(gòu)單元兩端，信號源產(chǎn)生的脈沖電壓信號改變鐵電層的極化狀態(tài)，通過磁 電耦合效應(yīng)，電極化狀態(tài)的改變會進一步改變鐵磁結(jié)構(gòu)單元中的磁化方向，從而記錄下 電信號的狀態(tài)，完成信息的存儲。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在傳統(tǒng)的磁記錄介質(zhì)的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的多鐵性 復合材料的磁記錄介質(zhì)，并給出了多種記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)；這種以多鐵性材料為記錄的介 質(zhì)，可以實現(xiàn)電寫入的磁記錄方法，這對于高密度存儲、新型多功能器件而言，都具有 很大的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明實施例1中點陣分布的鐵磁結(jié)構(gòu)單元/鐵電層/基片結(jié)構(gòu)的磁記錄介質(zhì) 的平面示意圖2為本發(fā)明實施例中點陣分布的鐵磁結(jié)構(gòu)單元/點陣分布的鐵電結(jié)構(gòu)單元/基片結(jié)
構(gòu)的磁記錄介質(zhì)的平面結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實施例中單相多鐵材料/基片結(jié)構(gòu)的磁記錄介質(zhì)的平面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例中點陣分布的單相多鐵材料/基片結(jié)構(gòu)的磁記錄介質(zhì)的平面結(jié)
構(gòu)示意圖5為本發(fā)明實施例中鐵磁納米柱鑲嵌于鐵電材料/基片結(jié)構(gòu)的磁記錄介質(zhì)的平面 結(jié)構(gòu)示意圖6為本發(fā)明實施例中點陣分布的鐵磁結(jié)構(gòu)單元/鐵電基片結(jié)構(gòu)的磁記錄介質(zhì)的平 面結(jié)構(gòu)示意圖7為本發(fā)明實施例中電寫入的磁記錄方法的平面示意圖； 圖8為本發(fā)明實施例中施加寫入信號前磁記錄介質(zhì)的初始狀態(tài)； 圖9為本發(fā)明實施例中施加寫入信號后磁記錄介質(zhì)的記錄狀態(tài)； 圖IO為本發(fā)明實施例中施加寫入信號后磁記錄介質(zhì)的記錄狀態(tài)(施加寫入信號與 圖9中相反)；
圖11為圖1中電寫入和MFM讀出示意圖； 圖12為施加正負電信號后磁記錄狀態(tài)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
實施例1至實施例4中，lOO-基片；101-鐵電層；102-鐵磁結(jié)構(gòu)單元；103-鐵磁結(jié)
構(gòu)單元/鐵電結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的記錄單元；104-單相多鐵性材料；105-點陣分布的單相多鐵 性材料；106-鐵磁納米柱；107-鐵電母體材料；108-鐵電基片；200-信號源；201-寫 入電極；202-鐵磁結(jié)構(gòu)單元；203-鐵電結(jié)構(gòu)單元；401-—種Nb摻雜的SrTi03導電的基 片；402-Bao.7Sra3Ti03鐵電材料構(gòu)成的鐵電結(jié)構(gòu)單元；403-Lao.67Sro.33Mn03鐵磁材料構(gòu) 成的鐵磁結(jié)構(gòu)單元；404-AFM的探針；500-加8V正電壓后對應(yīng)的MFM圖像；501-加 -8V電壓后對應(yīng)的MFM圖像；502-未加電壓部分的MFM圖像。
實施例1
如圖1所示，可以采用鈮摻雜的鈦酸鍶(Nb: SrTi03)作為基片IOO，釆用磁控濺 射或者脈沖激光沉積的方法生長由鐵電材料Bao.7Sro.3Ti03構(gòu)成的鐵電結(jié)構(gòu)單元101和由 鐵磁材料LaQ.67Sra33Mn03構(gòu)成的鐵磁層，然后通過電子束刻蝕的方法得到鐵磁結(jié)構(gòu)單元 102。
上述基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)的寫入方法如圖7所示，信號源200產(chǎn)生脈沖電 信號，通過電極201產(chǎn)生電場，電壓施加于鐵電結(jié)構(gòu)單元203上，從而使鐵電結(jié)構(gòu)單元 203產(chǎn)生電極化，通過鐵電結(jié)構(gòu)單元203和鐵磁結(jié)構(gòu)單元202的磁電耦合效應(yīng)控制磁疇 202的磁化方向，進而把電信號寫入磁記錄介質(zhì)。圖8至圖10為對不同的鐵磁結(jié)構(gòu)單元 施加不同的電脈沖時得到的磁疇的磁化狀態(tài)，如，磁疇磁化方向向上的狀態(tài)記為"1"， 磁疇磁化向下的狀態(tài)記為"0"，則可以實現(xiàn)信息的存儲。其中，圖8為記錄介質(zhì)的初始 狀態(tài)，此時，磁疇的磁化方向都位于面內(nèi)；圖9為施加脈沖后，磁疇磁化方向的轉(zhuǎn)變， 可以看出，施加正脈沖時，磁疇磁化的方向向上，記錄"1"的狀態(tài)(或"0"的狀態(tài))， 施加負脈沖時，磁疇的磁化方向向下，記錄"0"的狀態(tài)(或"1"的狀態(tài))；圖10施加 的脈沖和圖9施加的脈沖是相反的；其中，圖9施加的是正脈沖，圖10施加的是負脈 沖?？梢钥闯?，圖10中磁疇的磁化狀態(tài)和圖9中磁疇的磁化狀態(tài)是完全相反的，這種 操作是可重復性記錄的必然要求。
圖11為上述結(jié)構(gòu)的電寫入的磁記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖，401為導電的基片，采用 Nb摻雜的SrTi03基片，402為鐵電結(jié)構(gòu)單元，可以采用Baa7Sro.3Ti03、 PZT等，403為 鐵磁結(jié)構(gòu)單元，本實施例中為Lao.67Sra33Mn03。通過原子力顯微鏡(AFM)的針尖404 在鐵磁結(jié)構(gòu)單元403和樣品臺400之間施加電壓(如正電壓代表"l"，負電壓代表"O") 來實現(xiàn)信號的輸入，信號寫入之后，通過檢測信號來反映磁記錄狀態(tài)，例如通過磁力顯 微鏡(MFM)掃描MFM圖像來反映信號的磁記錄狀態(tài)。施加正、負電壓后，磁記錄介 質(zhì)的磁化方向發(fā)生變化，記錄下寫入信號，通過MFM圖像我們可以直觀地看到信息的 記錄狀態(tài)，圖12為模擬在樣品上施加正、負電信號后，信息的記錄狀態(tài)圖。其中，500
8為模擬施加8 V正電壓后MFM圖像對應(yīng)的"l"的存儲狀態(tài)，在MFM圖像上反映為"暗 疇"；501為模擬施加-8 V的負電壓后MFM圖像對應(yīng)的"0"的存儲狀態(tài)，MFM圖像上 反映為"亮疇"，502為模擬沒有施加電壓的位置的MFM圖像；圖12為在樣品上施加 正、負電壓信號后對應(yīng)的磁信號的記錄狀態(tài)。
如圖2所示的基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，采用磁控濺射或者脈沖激光沉 積的方法生長由鐵電材料Pb(Zr, Ti)03構(gòu)成的鐵電結(jié)構(gòu)單元和鐵磁材料CoFe204構(gòu)成的 鐵磁結(jié)構(gòu)單元，通過電子束刻蝕的方法，控制刻蝕的深度，可以得到記錄單元103,寫 入方法與實施例1相同。
本實施例中的基片還可以采用Pt/Ti/Si02/Si、或者采用磁控濺射或電子束蒸發(fā)的方 法在絕緣基底上鍍鉑(Pt)、金(Au)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鋁(AD、銅(Cu) 或銀(Ag)中的一種或多種；
鐵電材料也可以也可以采用其它的鉛基鐵電材料例如鋯鈦酸鉛(Pb(Zr, Ti)03)、鈦 酸鉛鑭((La,Pb)Ti03)、鋯鈦酸鉛鑭((La，Pb)(Zr，Ti)03)、鈮鎂酸鉛(Pb(Mg，Nb)03)、 鈮鋅酸鉛(Pb(Zn，Nb)03)、鈮鈧酸鉛(Pb(Sc,Nb)03)、鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(Pb(Mg, Nb)03-PbTi03)、鈮鋅酸鉛-鈦酸鉛(Pb(Zn， Nb)03- PbTi03)、或者鈮鈧酸鉛-鈦酸鉛(Pb(Sc, Nb)03-PbTi03);或者還可以采用鈦酸鋇及其摻雜系列例如鈦酸鋇(BaTiOs)、鈦酸鍶鋇((Ba, Sr)Ti03)、或者是Mn、 Ni、 Mg、 Al、或者Cr摻雜的鈦酸鍶鋇；
鐵磁材料也可以采用其它的Co基材料例如Co-Cr基合金、Co-Cr基合金-氧化物顆 粒、Co/Pd多層膜、Co/Pt多層膜、SmCo、 SmCo/Cr、 Co-y-Fe203、或者Co-Fe304;還 可以采用鐵氧體系列例如y-Fe203、 Fe304、鋇鐵氧體、鍶鐵氧體、鎳鐵氧體(NiFe204)、 或者鈷鐵氧體(CoFe204);或者鐵磁性金屬及合金例如Fe、Co、Ni、Fe-Co、或者Fe-Co-Ni; 或者鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物系列，例如(La, Sr)Mn03、 (La, Ca)Mn03、 (La, Ba)Mn03、 (La, Pb)Mn03或(La, Ag)Mn03。
其制備方法及寫入方法與上述相同。
實施例2
如圖3和圖4所示的基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，在Pt/Ti/Si02/Si基片上，通過 磁控濺射、或者脈沖激光沉積的方法制備由單相多鐵性材料BiFe03構(gòu)成的介質(zhì)層104， 通過電子束刻蝕、離子束刻蝕等方法可以得到如圖4所述的單元結(jié)構(gòu)105。
數(shù)據(jù)寫入方法與實施例1相同。
單相多鐵性材料還可以采用摻雜系列的鐵酸鉍(BiFe03)，如摻雜鉀(K)、鈣(Ca)、 鈧(Sc)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅 (Zn)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、釔(Y)、鈮(Nb)、鉛(Pb)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、 釹(Nd)、釤(Sm)、軋(Gd)、鋱(Tb)或鐿(Yb)。實施例3
如圖5所示的基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，在鈮摻雜的鈦酸鍶基片100上，通 過脈沖激光沉積和自組裝的方法間隔均勻地生長1-3型結(jié)構(gòu)的多鐵性薄膜磁記錄介質(zhì) (鈷鐵氧體納米柱106鑲嵌于鐵酸鉍鐵電母體107中)。 其余部分與實施例l相同。
實施例4
如圖6所示的結(jié)構(gòu)。其實施例1的主要區(qū)別在于，采用的基片108為由鐵電材料鈮 鎂酸鉛-鈦酸鉛(PMN-PT)制備而成，其余部分與實施例l相同。
權(quán)利要求
1、一種基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，包括基片和生長在基片上的介質(zhì)層，其特征在于所述的介質(zhì)層包括有由鐵電材料構(gòu)成的鐵電結(jié)構(gòu)單元和由鐵磁材料構(gòu)成的鐵磁結(jié)構(gòu)單元。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的鐵電 結(jié)構(gòu)單元為層狀結(jié)構(gòu)，鐵磁結(jié)構(gòu)單元生長于鐵電結(jié)構(gòu)單元之上且呈點陣分布。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的鐵磁 結(jié)構(gòu)單元與鐵電結(jié)構(gòu)單元共同構(gòu)成呈點陣分布。
4、 一種基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，包括基片和生長在基片上的介質(zhì)層，其特 征在于所述的介質(zhì)層由單相多鐵性材料構(gòu)成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的介質(zhì) 層呈點陣分布。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的鐵磁 結(jié)構(gòu)單元呈納米柱狀，其與鐵電結(jié)構(gòu)單元間隔排列。
7、 一種基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，包括基片和生長在基片上的介質(zhì)層，其特征在于所述的基片由鐵電材料構(gòu)成，所述的介質(zhì)層為由鐵磁性材料構(gòu)成的呈點陣分布的 鐵磁結(jié)構(gòu)單元。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 6或7所述的基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，其特征在 于所述的鐵電材料為鉛基鐵電材料、鈦酸鋇及其摻雜系列或單相多鐵材料；其中，所述 的鉛基鐵電材料選自鈦酸鉛(PbTi03)、鋯鈦酸鉛(Pb(Zr， Ti)03)、鈦酸鉛鑭((La , Pb)Ti03)、鋯鈦酸鉛鑭((La , Pb)(Zr， Ti)03)、鈮鎂酸鉛(Pb(Mg, Nb)03)、鈮鋅酸鉛(Pb(Zn, Nb)03)、鈮鈧酸鉛(Pb(Sc，Nb)03)、鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(Pb(Mg, Nb)03-PbTi03)、鈮鋅酸 鉛-鈦酸鉛(Pb(Zn， Nb)03-PbTi03)或鈮鈧酸鉛-鈦酸鉛(Pb(Sc， Nb)03-PbTi03);所述 的鈦酸鋇及其摻雜系列為鈦酸鋇(BaTi03)、鈦酸鍶鋇((Ba， Sr)Ti03)或，由錳(Mn)、 鎳(Ni)、鎂(Mg)、鋁(Al)或鉻(Cr)摻雜的鈦酸鍶鋇，摻雜的元素取代Ti的位置，摻雜的 原子百分比在0到0.1之間；所述的單相多鐵材料為鐵酸鉍(BiFeCb)或鐵酸鉍(BiFe03) 摻雜系列。
9、 據(jù)權(quán)利要求8所述的基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的鐵酸 鉍(BiFe03)摻雜系列為鐵酸鉍(BiFe03)中摻有鉀(K)、鈣(Ca)、鈧(Sc)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、 釔(Y)、鈮(Nb)、鉛(Pb)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、禮 (Gd)、鋱(Tb)或鐿(Yb)，摻雜元素取代Bi或者Fe的位置，摻雜的原子百分比在0到O.l之間。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 6或7所述的基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，其特征 在于所述的鐵磁層材料為Co基材料、鐵氧體系列、鐵磁性金屬及合金或鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧 化物；其中，所述的Co基材料為Co-Cr基合金、Co-Cr基合金-氧化物顆粒、Co/Pd多 層膜、Co/Pt多層膜、SmCo、 SmCo/Cr、 Co-y-Fe203或Co-Fe304;所述的鐵氧體系列為 y-Fe203、 Fe304、鋇鐵氧體、鍶鐵氧體、鎳鐵氧體(NiFe204)或鈷鐵氧體(CoFe204); 所述的鐵磁性金屬及合金為Fe、 Co、 Ni、 Fe-Co或Fe-Co-Ni;所述的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物 為(La, Sr)Mn03、 (La, Ca)Mn03、 (La, Ba)Mn03、 (La, Pb)Mn03或(La， Ag)Mn03 。
11、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的 單相多鐵材料為鐵酸鉍(BiFe03)或鐵酸鉍(BiFe03)摻雜系列。
12、 據(jù)權(quán)利要求11所述的基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的鐵 酸鉍(BiFe03)摻雜系列為鐵酸鉍(BiFe03)中摻有鉀(K)、鈣(Ca)、鈧(Sc)、鈦(Ti)、 釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、釔(Y)、鈮(Nb)、鉛(Pb)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、 釓(Gd)、鋱(Tb)或鐿(Yb)，摻雜元素取代Bi或者Fe的位置，摻雜的原子百分比 在0到0.1之間。
13、 一種基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)的寫入方法，其特征在于信號源產(chǎn)生的電 信號施加于鐵電結(jié)構(gòu)單元兩端，信號源產(chǎn)生的脈沖電壓信號改變鐵電層的極化狀態(tài)，通 過磁電耦合效應(yīng)，電極化狀態(tài)的改變會進一步改變鐵磁結(jié)構(gòu)單元中的磁化方向，從而記 錄下電信號的狀態(tài)，完成信息的存儲。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種基于多鐵性薄膜的磁記錄介質(zhì)，包括基片和生長在基片上的介質(zhì)層，其特征在于所述的介質(zhì)層包括有由鐵電材料構(gòu)成的鐵電結(jié)構(gòu)單元和由鐵磁材料構(gòu)成的鐵磁結(jié)構(gòu)單元。其寫入方法為信號源產(chǎn)生的電信號施加于鐵電結(jié)構(gòu)單元兩端，信號源產(chǎn)生的脈沖電壓信號改變鐵電層的極化狀態(tài)，通過磁電耦合效應(yīng)，電極化狀態(tài)的改變會進一步改變鐵磁結(jié)構(gòu)單元中的磁化方向，從而記錄下電信號的狀態(tài)，完成信息的存儲。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在傳統(tǒng)的磁記錄介質(zhì)的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的多鐵性復合材料的磁記錄介質(zhì)，并給出了多種記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)；這種以多鐵性材料為記錄的介質(zhì)，可以實現(xiàn)電寫入的磁記錄方法，這對于高密度存儲、新型多功能器件而言，都具有很大的應(yīng)用前景。
文檔編號C22C19/07GK101609689SQ200910100338
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日
發(fā)明者劉宜偉, 尹奎波, 蜜 李, 李潤偉, 斌 陳 申請人:中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所