【正文】 和磁化強度高、矯頑力低、 導磁率高、磁致伸縮系數(shù)低、允許使用頻率高。而對于 磁記錄介質(zhì) ，則要求其具 有典型的硬磁性能，即飽和磁化強度高、剩余磁感應(yīng)強度高以及要有適當?shù)某C頑 力水平。 磁記錄的讀寫方式可以有兩種，即 平行記錄方式 和 垂直記錄方式 ，分別對應(yīng)下 圖中的 (a)和 (b)。 返回 二、復合磁頭和薄膜磁頭 對于以電磁感應(yīng)原理工作的讀寫磁頭來說，數(shù) 據(jù)的讀出和寫入可以通過同一個磁頭完成，其結(jié)構(gòu) 如圖 (a)所示。這種磁頭使用的是高導磁率的燒結(jié)鐵 氧體，其優(yōu)點是具有很好的軟磁性能和耐磨性，而 且電阻率高，因而高頻特性好。但是其磁化強度遠 遠低于合金軟磁材料。 為了進一步提高磁頭的性能： 采用電鍍或者濺射、蒸發(fā)等方法，在上述磁頭間 隙處沉積上一層厚度為幾微米的軟磁性能較好的 合金薄膜，制成鐵氧體 合金薄膜復合磁頭，如圖 (b)所示。 完全采用薄膜技術(shù)，將磁性材料和磁場線圈都沉積在特定的襯底上，構(gòu)成 所謂薄膜磁頭，如圖 (c) 所示。 為了進一步提高磁頭的靈敏度，可以繼續(xù)提高磁性薄膜材料的飽和磁化強度。 另一種重要的磁頭形式是依據(jù)磁致電阻效應(yīng)，即在外磁場變化的同時，利用 材料的電阻率產(chǎn)生相應(yīng)的變化的現(xiàn)象制成的磁頭。這類磁頭不具備寫入功能，因 而屬于只讀型磁頭。 返回 三、磁記錄介質(zhì)薄膜及其制造技術(shù) 在平行記錄方式的情況下，要求材料的磁化矢量均是沿著薄膜平面排列的， 即要求薄膜具有平面內(nèi)的磁各向異性。為了滿足上述性能要求，在制備 FeCoCr 平行磁記錄薄膜介質(zhì)時，可以采用以一定角度傾斜蒸發(fā)沉積的方法獲得適當?shù)谋? 膜柱狀晶生長方向，或在薄膜平面內(nèi)施加一定強度的磁場以使其產(chǎn)生的感生各向 異性。 并不是每種材料都可以具有垂直磁各向異性。這是因為，當磁化矢量的方向 是垂直于薄膜平面時，磁化矢量本身將受到其自身造成的磁場的強烈作用，它力 圖使磁化矢量轉(zhuǎn)到平面內(nèi)來。目前已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)具有垂直磁各向異性的薄膜材料有 CoCr、 CoCrX(X=Rh、 Pd、 Ta)合金薄膜等，其制備方法包括了各種的 PVD技術(shù)。 右圖是蒸發(fā)方法制造磁 盤和磁帶過程的示意圖。 返回 四、光存儲介質(zhì)概況 只讀式光盤 以 CD為代表的只讀型光盤的工作原理很簡單，它是靠探測激光在凹凸不平 的介質(zhì)表面反射回來的光的強度的變化來讀出信息的。 制作只讀光盤的工藝路線如圖所示。將光刻好的正像盤作為 襯底，在其上噴鍍上金屬就制成了負像盤，然后，以后者作為模 具注入聚合物溶液并使之在紫外線照射下聚合固化，最后噴鍍上 一層金屬反射層，就制成了錄有信息的光盤。 一次寫入 式光盤 這類光盤可以依用戶的需要一次寫入所要記錄的信息，并可 以反復讀取，但不能對信息進行改寫。寫入信息的方式可以有各 種方式，如圖所示，有燒蝕型、發(fā)泡型、熔融型、合金化型、相 變型。 返回 可擦重寫 型光盤 這種光盤上的信息可以被重新改寫，但是改寫 的過程需要兩次操作才能完成，即先要將原來的信 息擦除一次，然后再將新的信息用激光寫入。 直接重寫 型光盤 這類光盤屬于不僅可以改寫信息，而且可將信 息的擦除和寫入操作同時完成的光盤。 五、磁光存儲（ MagoOptical Recording, MO） 磁光存儲技術(shù)所依賴的是磁性材料的兩個性質(zhì)，即： （ 1）當溫度變化時，材料磁化狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)變化的 熱磁效應(yīng) ； （ 2）材料磁化狀態(tài)使得從其表面反射回去的偏振光的偏振方向發(fā)生變化的 克爾 磁光效應(yīng) 。 在磁光盤中，磁化矢量的方向均垂直于薄膜平面，或沿法線方向向上，或與 其相反向下。如圖所示的寫入過程中，激光束將磁性介質(zhì)局部加熱至鐵磁性消失 的溫度。在溫度下降，鐵磁性重新出現(xiàn)的同時，寫入磁頭施加一定的磁場，它使 這一區(qū)域的磁化矢量按要記錄的信息而排列，從而完成 寫入 過程。 在偏振光垂直入射的情況下，磁化方向不同的區(qū)域?qū)狗瓷涔獾钠穹较? 發(fā)生微小但卻完全不同的變化，這就是 克爾磁光效應(yīng) 。因而，在如圖所示的讀出 過程中，反射回來的激光束的偏振方向?qū)⑴c要讀出的信息相對應(yīng)，即依靠探測激 光偏振面的變化就可以實現(xiàn)信息的 讀出 。 對磁光存儲薄膜的要求除了對一般磁性存儲介質(zhì)的要求之外，還要求具有以下 兩點： 合適的磁轉(zhuǎn)變溫度，從而既保證信息改寫所需要的激光功率不會過高，又要保 證薄膜的磁化狀態(tài)具有足夠的穩(wěn)定性； 較強的克爾磁光效應(yīng)，即材料磁化方 向不同時，偏振的偏振方向改變要大。 返回 六、相變光存儲（ Phase Change Optical Recording） 在激光束照射后，硫?qū)俳橘|(zhì)薄膜可呈現(xiàn)出不同的結(jié)晶狀態(tài)。在較高功率的激 光照射下，薄膜材料將產(chǎn)生熔化現(xiàn)象。在激光束照射之后，薄膜的溫度將以極高 的速度降低至熔點以下，這將導致被照射的區(qū)域凝固為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。假若激光照 射功率不足以使薄膜區(qū)域熔化，但足以加熱其到晶化溫度以上的話，則激光照射 區(qū)域?qū)l(fā)生晶化過程而轉(zhuǎn)為晶態(tài)結(jié)構(gòu)。由于晶態(tài)與非晶態(tài)區(qū)域的光學特性不同， 晶態(tài)區(qū)域?qū)獾姆瓷淠芰^強，透光性較差，因而依靠不同區(qū)域?qū)す馐姆瓷? 或透射能力的變化，就可以讀出記錄的信息。 相變存儲薄膜的結(jié)晶狀態(tài)與激光照 射時薄膜介質(zhì)的溫度變化如圖所示。 對相變光存儲材料的性能要求包括： （ 1）適中的熔化功率密度； （ 2）晶態(tài)和非晶態(tài)兩相間較高的光學性質(zhì)差； （ 3）非晶態(tài)較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性； （ 4）足夠短的再結(jié)晶加熱時間； （ 5）足夠多的讀寫次數(shù)后性能不發(fā)生明顯退化。 純組元 Te可以滿足上述的大多數(shù)要求。但在室溫下，其非晶態(tài)的穩(wěn)定性較差。 為了提高其穩(wěn)定性，可采用 TeAsGe、 TeSeS、 TeSeSb、 InSbTe 和 TeGeSn等穩(wěn)定性較好的多元硫?qū)俦∧ぷ鳛橄嘧兇鎯Σ牧稀? 返回 ? 有機電致發(fā)光薄膜 OLED：平板顯示 ? 氧化物半導體敏感薄膜 SnO2, TiO2, Fe3O4: 高靈敏度氣體傳感器 ? 力敏、磁敏金屬薄膜 FeSiB：微壓力、震動、力矩、速度、加速度傳感器 ? 光催化薄膜 TiO2 ：環(huán)保材料 ? 光學薄膜：智能建筑材料，裝飾照明 ? 寬禁帶半導體薄膜 GaN,ZnO,SiC：短波長器件、大功率 CMOS 器件 ? 超導薄膜 YBCO, MgB 第六節(jié) 新型光電發(fā)射薄膜 AgBaO AgBaO薄膜屬于金屬納米粒子埋藏于半導體中構(gòu)成的復合介質(zhì)薄膜，具超快光電時間響應(yīng)。 特點： 可以經(jīng)歷暴露大氣的過程，而在真空中恢復光電發(fā)射；在激光作用下的多光子光電發(fā)射使其可以應(yīng)用于近紅外波長的超短光脈沖檢測中。 AgBaO薄膜可在一般的高真空系統(tǒng)中制備，如圖。真空蒸發(fā)沉積的方法如下： （ 1）在高真空條件下（ 3 104Pa）在玻璃基底上淀積一定厚度的 Ba膜； （ 2）通入壓強為 10Pa的氧氣使 Ba膜氧化成 BaO薄膜； （ 3）恢復高真空度后，室溫下蒸一定量的 Ag，使基淀積在 BaO薄膜中，然后加溫 280176。 C、退火 20min； 1， 6導軌 2Ba源 3樣品管泡 4正電極 5Ag源 7機械泵 8擴散泵 9O2源 10薄膜 11負電極 （ 4）再蒸積少量超額 Ba，提高薄膜的光電積分靈敏度； （ 5）可以單層制備薄膜，也可以多層制備薄膜，即可以重復以上步驟； （ 6）在光學瞬態(tài)響應(yīng)測試中，為提高樣品的穩(wěn)定性，將制備的樣品暴露大氣，在 100176。 C大氣環(huán)境下退火 2h。 這樣做成的薄膜樣品，薄膜厚度可為 50nm到 300nm。 ? 學習 —— 基礎(chǔ) ? 思考 —— 關(guān)鍵 ? 實踐 —— 根本 ? 關(guān)聯(lián) —— 靈魂 中國激光照排之父、北大方正創(chuàng)始人、北京大學已故王選院士首次表述 華中科技大學前校長楊叔子院士提煉 ? 學習 —— 源 (Souce) ? 思考 —— 思想火花碰撞 ? 等離子體 (Plasma) ? 實踐 —— 襯底 (Substrate) ? 關(guān)聯(lián) —— 真空系統(tǒng) (Chamber) 創(chuàng)新 —— 薄膜奇葩 (Film)! 本 課 程 結(jié) 束 謝 謝