电镀加工：用作垂直记录磁介质的化学镀钴合金

电镀加工：用作垂直记录磁介质的化学镀钴合金现代电镀网4月5日讯：横向记录磁介质不断得到改善，而且它们的表面记录密度也一直在增加，硬磁盘的密度以l00倍／dec[47～49]的速度增加，达到了106位／英寸2(大生产水平[50]为I．44×106位／英寸2，实验室水平[51,52]为5×106位／英寸2)，并且已经提出了10×106～20×106位／英寸2的计划，最近据IBM[56]报道达到了20×106位／英寸2的实验室水平，NEC公司利用高Bs[57]的MR头可以达到40×106位／英寸2的水平。横向记录介质要求沿介质表面横向磁化，产生较高的Hc和较低的饱和磁化强度(Ms)，横向记录体系存在记录极限。利用垂直磁化模型提出的垂直记录体系适合于高密数字记录[60]，与横向记录不同的是垂直磁记录过程不受退磁场的影响，该体系本身能产生超高密记录，可以达到l000×106位／英寸2[61]的超高密能力。为了了解垂直记录体系，介质必须具有垂直磁性各向异性，也就是说，它必须容易沿介质垂直方向磁化，溅射沉积的CoCr膜层是一种较好的垂直记录磁介质[62,63]，利用磁晶C轴各向异性来获得垂直磁性各向异性，通过nm级[64～67]的细柱状结构和成分分离获得垂直取向的hop结构和异向形状，这种独特的性能可以分离出铁磁晶体。研究化学沉积垂直磁记录介质的第一个对象是CoWP膜层[68,69]，它由c轴垂直取向的hcp晶体组成，其性能不断得到改善，并开发了CoMnP、CoNiMnp[70,71]、CoNiReMnP[72～78]和CoNiReP[79～83]合金膜层，文献[2～4，84，85]中追溯了化学镀垂直磁记录介质的历史，表19—1列出了CoNiP和CoNiReP垂直磁记录介质的典型槽液组成和操作条件，表19-2列出了它们的磁性。经过进一步研究使槽液组成和合金体系得到简化，获得了具有垂直磁性各向异性的CoNiP三元合金层[86～89]。下节中将重点讨论CoNiP垂直磁记录介质的显微结构与磁性的关系。1化学镀CoNiP垂直磁记录介质的显微结构图19—2表示化学镀CoNiP垂直磁记录介质的典型RHEED图和TEM明视场图，从RHEED图可以看出，它们由C轴垂直取向的hep结构组成，其垂直各向异性源自晶体结构产生的磁晶各向异性，并由界面清晰、直径为30nm的粒子组成，具有柱状结构产生的显微形状异向，从而提高了垂直各向异性[89]。图19-2化学镀CoNiP垂直磁记录介质的典型RHEED图和TEM明视场图为了详细研究垂直记录介质的显微结构，讨论了它们的成分分离条件，这是溅射CoCr膜层获得优异性能的主要显微结构之一，利用选择性刻蚀方法，铁磁成分被溶解，留下非磁成分。图19—3表示化学镀CoNiP膜层刻蚀处理前后[93]的典型TEM明视场图。镀态膜层由直径为30nm、界面清晰的粒子组成，经化学刻蚀后的膜层图像上有许多几纳米大小的斑点，图19—3(c)中显示每个粒子中的这些斑点像分散的不对称六角形，形成的星状图形由直径为10nm的磁心、桥臂长约20nm的图案组成。镀态和化学刻蚀后的磁性分析表明，斑点是富C0的痕迹，铁磁体成分被刻蚀处理溶解，不对称六角形的星状图形为非磁性成分[91]。另一方面，在较低Hc的膜层中观察不到刻蚀图案，可以认为，成分分离必须具有高Hc。图19-3(a)镀态化学镀CoNiP膜层的典型TEM明视场图；(b)化学刻蚀后的TEM明视场图；(c)相分离的粒子显微结构示意模型2自旋回波59C0核磁共振(NMR)研究CoNiP介质的分离条件采用自旋回波59CoNMR方法来更详细地研究特征结构，该方法能够更有力地阐述CoCr介质[95～97]的成分分离条件，图19-4提供了具有高、低Hc值的CoNiP膜层以及C035Ni65合金样品[98]的典型NMR光谱。以前对均匀CoNi合金样品的59CoNMR光谱研究表明，随着Ni含量[99]的增加，C0峰值响应频率从225MHz开始呈线性降低。从图l9—4可以看出，虽然CoNi膜层的平均组分与大块合金样品基本相同，但它们的光谱较宽，表明它们的状态不均匀。高Hc膜层的光谱表明，在较高频率区(185MHz附近)有一个明显的“肩角”，与C060Ni40合金(其成分比平均组成富Co)基本一致。因此，可以断定膜层中存在富C0成分，并且H。较高的膜层组成更不均匀，这个结果与前面描述的化学刻蚀结果相吻合。图19—4高Hc和低H。CoNiP膜层以及C035Ni65合金的典型NMR光谱