核壳型超高密度磁记录纳米颗粒薄膜的制备及性能研究

核壳型磁性纳米颗粒膜在超高密度磁记录介质领域有着巨大的应用潜力，但其可控的制备技术以及其交换偏置效应的微观起源是目前该技术发展的两个关键问题。本项目拟采用磁控溅射和电弧离子镀及其复合沉积技术，制备具有核壳结构的磁性纳米颗粒薄膜，实现核壳结构和颗粒密度可控的制备工艺；通过研究制备工艺对薄膜中核壳结构、颗粒尺寸和密度，以及交换偏置、矫顽力和剩磁等磁性性能的影响，探索最佳合成条件以获得高居里温度的磁性纳米颗粒膜材料；通过对不同结构的核壳型纳米结构颗粒膜磁学性质特征的研究，辅助以蒙特卡罗模拟方法和微磁学模拟，从理论上深入探索核壳结构颗粒膜的微观磁性机制。课题重点解决超高密度磁记录的超顺磁极限问题，提出超高密度磁记录材料关键技术问题的解决途径；并建立纳米磁性颗粒薄膜中界面相互作用和交换偏置效应的物理模型，为研究和开发超高密度磁记录材料提供理论指导。

采用磁控溅射技术来制备Fe薄膜及Fe/C颗粒膜。通过研究制备工艺对薄膜显微结构、表面形貌、颗粒尺寸，以及矫顽力、饱和磁化强度和磁各向异性等磁性能的影响，研究Fe薄膜的生长机理及探索Fe薄膜较好的制备条件；在此基础上选择非晶C为母体材料，通过交替沉积技术，实现Fe纳米颗粒镶嵌在非晶C基体中，并研究沉积条件对磁性纳米颗粒的形态、表面粗糙度及磁学性能的影响，探索非磁性基体中的磁性纳米颗粒的磁学行为。为拓展核壳结构磁性纳米颗粒的制备方法，使用微秒激光烧蚀液相法（LAL）实现了单步法制备核壳结构纳米磁性颗粒，利用其在图案精细定位和在纳米结构制备上的优势，通过设计特殊反应液体、工艺条件和外加磁场制备了氧化钆及其稀土掺杂纳米颗粒。