一、写磁头对记录介质中输出信号的影响（论文文献综述）
王少兵[1]（2020）在《二维磁记录读头阵列与信号处理技术研究》文中研究说明随着信息技术的快速发展,现代社会数字信息量急剧增长。根据国际数据公司（IDC）于2018年11月发布的《数据时代2025（Data Age 2025）》报告,全球所有数据的总和将由2018年的33ZB增长到2025年的175ZB。海量数据的存储需求推动了大容量存储设备市场规模高速扩张,也对各类存储技术的发展提出了更高要求。与光存储、半导体存储等相比,磁存储的单位存储成本更低,综合性能优势更大,基于磁存储技术的磁盘预计在未来仍将占据大容量存储设备市场的主要份额。决定磁盘容量大小的重要因素之一是磁盘内盘片的磁记录面密度。当前,磁记录面密度的进一步提升面临着越来越严峻的“三难”困境。为了突破传统垂直连续薄膜介质磁记录面密度增长的瓶颈,急需引入新的磁记录技术,从磁记录介质、读写磁头、磁记录方式和信号处理等磁记录系统各个方面来共同应对。二维磁记录是一种结合瓦记录的写入方式和二维信号处理技术的新型磁记录技术,其从磁记录方式和信号处理两个方面来进一步提升磁记录面密度。瓦记录的写入方式减小了磁道间距,使得回读信号中道间串扰显着增强。沿磁道方向的码间串扰结合跨磁道方向的道间串扰使得二维磁记录通道呈现出二维串扰特征。此外,磁记录密度的提高使得二维磁记录通道中介质噪声成为主要噪声来源。因此,需要在二维磁记录通道模型中引入二维串扰特征和介质噪声特征。本研究拟对二维磁记录读写通道进行分析和建模,以Voronoi模型为基础对二维磁记录通道特征和相关参数进行分析,在此基础上对读头阵列及二维信号处理算法、信道编解码技术和插值定时恢复技术等进行研究,为实现10Tbpsi超高密度磁记录提供理论和技术支持。针对二维磁记录通道中的二维信号检测问题,提出一种4-读头阵列结构及信号检测算法。二维信号检测需要同时获取目标磁道及其相邻磁道的信息,若使用单个磁头则会带来较大时延,因此,需要在二维磁记录系统中引入读头阵列。已有的3-读头阵列在跨磁道方向上均匀排列,能有效获取跨磁道方向上的多样性信号。4-读头阵列设计在3-读头阵列的基础上增加一个辅助读头,进一步在沿磁道方向获得多样性信号,为检测磁道上的数据位提供额外的软信息,提高信号检测性能。针对二维磁记录通道中的介质噪声问题,提出一种二维调制编码方法,消除引起较大介质噪声方差的孤立比特图案;针对覆写错误和信道检测错误,在二维磁记录系统中应用LDPC码作为差错控制编码并对检测结构进行设计与性能评价。介质噪声是由于输入数据的转换引起的记录介质中相邻磁性颗粒极性的变化产生的,若输入的数据图案引起介质中较多的磁性极性翻转,则会在回读信号中产生较大的噪声方差,不利于信号的检测,因此需要引入调制编码来消除这些数据图案。此外,应用数据依赖的噪声预测方法,进一步提高系统的检测性能。瓦记录信息写入方式常常伴随有磁头擦除效应带来的写入错误,即部分已写入的信息位被覆写而无法被检测和恢复,因此需要在二维磁记录通道中应用差错控制编码,对写入过程中产生的错误和信号检测过程中的错误进行纠错以恢复信息位。针对二维磁记录通道中的定时恢复问题,提出一种迭代的二维插值定时恢复与信号检测方法,使用两个定时误差检测器分别对沿磁道方向和跨磁道方向的定时误差进行估计,再分别生成相应的相位偏移。由于在当前位置处无法获得未来采样的定时误差估计值,将导致无效的信号检测和当前位置的定时误差估计,因此使用来自以前迭代的定时误差估计和信号检测器判决结果来进一步提高信号检测性能。
谢国强[2]（2019）在《瓦记录磁存储系统的微磁学仿真分析》文中进行了进一步梳理根据国际数据公司（IDC）的报告,全球数据产生量在2016就已超过16ZB,到2025年将超过160ZB。伴随着数字信息量的爆炸式增长,对大容量存储设备的巨大市场需求推动了传统磁记录和各类新型存储器件的不断进步。与半导体、光存储等方式相比,磁存储在存储成本、使用寿命和可修复性等方面依然具有优势,基于磁记录技术的硬（磁）盘预计未来较长时间仍将作为主要存储载体而占据大容量信息存储市场的大部分份额。随着磁记录技术的快速发展,硬盘的存储密度在过去长期呈现摩尔定律式的快速增长,存储密度从早期的2kbpsi增长至目前商用的1.5Tbpsi2Tbpsi,这种令人惊喜的增长速度得益于介质、磁头、头盘接口、记录方式等一系列新技术的运用,但随着存储密度的提高,磁记录面临愈来愈严峻的“三难”困境,提升趋势减缓。为了突破存储密度瓶颈,磁存储学界和业界提出了交换耦合介质、比特图案化、能量辅助、瓦记录、二维磁记录等各种新技术。针对记录介质热稳定性难题,交换耦合介质由高各向异性的硬磁层和低各向异性的软磁层借由晶粒间的耦合作用纵向堆叠构成磁性颗粒,硬磁层用于保证热稳定性,软磁层用于促进硬磁层的翻转,进而降低介质的翻转场。针对磁头写入能力难题,瓦记录通过邻接磁道的相互部分覆盖,减小磁道宽度,采用宽大的写磁头产生较强写场,提高系统写入能力,无需对传统写磁头进行大的结构改造,易于实现产业升级。针对数据读取难题,二维磁记录从信号处理的角度实现高密度存储下的低信噪比数据信号的回读检测和恢复。通过微磁学仿真,分析了交换耦合介质下瓦记录的写入过程,为写磁头的设计优化、交换耦合介质制备参数的选择和二维磁记录的读取提供了理论支持,从存储介质、写磁头设计、读取信号处理三方面综合交换耦合介质、瓦记录和二维磁记录技术提升系统性能,为实现10Tbpsi的存储密度提供理论基础和技术支持。交换耦合介质翻转场理论研究和制备参数优化。通过构建交换耦合介质的单颗粒和多颗粒沃罗诺伊三维有限元模型,分析了软硬磁层各向异性、交换耦合效应及饱和磁化强度等参数对介质翻转场的影响,并以此为理论基础对以L10-Fe Pt为硬磁层的交换耦合介质制备参数进行了选择和优化。以介质翻转场的角相关性为切入点,选择适合的软磁层材料,以10Tbpsi为目标,根据介质翻转场与磁头写入能力之间的关系,得到合适的磁性颗粒制造直径和厚度。瓦记录写磁头的建模及优化。提出了交换耦合介质下的瓦记录擦除带宽计算方法,该方法借助综合写入误差计算擦除带宽,结合介质翻转场的角相关性,可以对瓦记录擦除带宽进行量化分析,扩充了衡量系统性能的参考指标。分析了写磁头斜截角和圆角写磁极对系统性能的影响,结果表明,磁头以较小的斜截角运行时,擦除带宽的变化幅度更小;写磁头应设置合适的斜截角运行范围,该范围的下限应以能提供足够大的写场强度为标准,上限应考虑擦除带宽的大小和增长趋势;优化的圆角写磁极可以提高写场梯度,降低邻接磁道受到的逸散场,减小擦除带宽。结合写磁头斜截角和圆角效应,优化了瓦记录磁头设计,分析了交换耦合介质下磁头各项结构参数对有效写场强度和梯度以及擦除带宽等性能指标的影响。对二维磁记录的读取通道进行了建模,提出了用以恢复写入数据的对数几率回归预测模型,该模型将有效相邻比特区域内的回读信号作为样本特征向量,目标比特数据作为标记,通过对数几率回归算法预测原始数据。通过统计分析误码情况,发现了易错编码模式,在写入数据时通过限制这些模式的受限编码,可以降低预测模型的误码率。
李玲[3]（2017）在《二维磁记录系统中的信号处理和编码技术研究》文中认为由于超顺磁效应传统磁存储设备的记录密度接近1Tb/in2的密度极限,因此存储工业届和学术界开始致力于研究下一代磁存储技术。二维磁记录技术是应对记录密度极限的一种有效方法。相对于其他新型磁记录技术如图案化介质和能量辅助磁记录技术,二维磁记录技术仍然使用传统的记录介质,主要通过二维的信号处理方法进一步提升记录密度。二维磁记录系统的目标是达到1grain/bit的颗粒密度极限,这就意味着比特区域极小,而读磁头将超过单个比特的规模,从而在信号回读时产生严重的沿磁道方向和跨磁道方向的二维码间串扰等问题。因此,探究二维的信号处理过程是二维磁记录的研究重点。对于二维码间串扰,主要从均衡和检测两个方面进行深入研究。首先通过泊松点分布算法结合Voronoi模型建立介质模型,使用二维高斯函数作为读磁头灵敏度函数建立完整的二维磁记录系统读写通道模型。在此基础上,详细推导了二维均衡目标的设计过程,并根据二维磁记录的道间干扰特性提出了一种改进的维特比检测算法。仿真结果表明二维GPR均衡和改进的维特比算法能够有效的消除严重的道间干扰。仿真结果还表明二维磁记录系统达到10-4的误码率目标所需要的信噪比强度随着颗粒密度的减少而逐渐增加。对于介质噪声,研究发现二维磁记录系统的介质噪声存在严重的数据依赖特性,受限编码是消除介质噪声的一种有效方法。提出了一种新的易于实现的二维受限编码算法,来消除两种具有最强数据依赖介质噪声的二维写入图案。仿真结果表明该受限编码算法不仅具有较高的码率,约为0.95,并且能够有效的消除系统的介质噪声。
刘明峰[4]（2015）在《FePt薄膜微结构与磁性的调控研究》文中进行了进一步梳理L10相FePt薄膜,由于其高磁晶各向异性和良好的化学稳定性,使其成为潜在的下一代超高密度垂直磁记录介质的首选材料。随着记录面密度的进一步提高,磁记录系统对记录介质材料提出了近乎苛刻的要求,比如良好的垂直各向异性、低的有序化温度和晶粒间合适的耦合作用等等。因此对FePt薄膜的微观结构和磁性的调控,使其满足超高密度磁记录介质的要求是非常重要的。如何采用非外延的办法获得垂直各向异性的FePt薄膜介质是我们首先面临的问题；其次,金属覆盖层对退火热处理的FePt薄膜的形貌、微结构和磁性具有非常重要的影响,合适的覆盖层对磁记录介质非常关键；此外,第一性原理计算的研究曾经预测由于外加电场导致的铁磁材料的电荷（电子）的积累／耗散,能够改变铁磁材料的磁晶各向异性,并基于这一机制提出了高磁晶各向异性的L10相FePt薄膜的电子捕获辅助磁记录技术。本论文主要围绕Llo相FePt薄膜微结构与磁性的调控展开,主要内容分为三部分：Ⅰ.垂直各向异性的FePt薄膜的非外延生长我们在热氧化处理过的Si基片上制备了不同厚度的FePt单层膜,之后在不同的温度下进行真空退火热处理,对其微结构和磁性的测量表明,当薄膜厚度小于10nm时,热处理之后容易获得好的垂直各向异性,这是区别于采用MgO等单晶基片外延生长获得垂直各向异性FePt薄膜的非外延生长方法。通过对热处理过程中FePt薄膜表面能的分析,指出了非外延生长的FePt薄膜获得垂直各向异性的机理：由于表面能的影响,不同厚度的FePt薄膜在退火过程中形成不同大小的颗粒,在较薄的薄膜中颗粒较小,其侧面积远大于上下表面,因此为了使其能量最低,侧面为FePt薄膜的密堆积（111）面,上下表面为（001）面,因此薄膜表现为（001）取向；当薄膜较厚时,退火后的FePt薄膜的颗粒较大,其上下表面远大于侧面面积,为了使表面能最小,颗粒为9111)取向。Ⅱ. Ru/Ag金属覆盖层对FePt薄膜微结构和磁性的调控我们通过磁控共溅射在热氧化处理过的Si基片上制备了FePt（t nm,t=3,10）单层膜和FePt（t nm, t=3,10）/X（5nm, X=Ru/Ag）双层膜,之后在不同的温度下进行真空退火热处理,并采用XRD、SEM、VSM、反常霍尔效应（AHE）对其微结构和磁性进行了表征,发现不同金属覆盖层对FePt薄膜的微结构和磁性具有非常重要的影响。具体表现为：Ag覆盖层在退火过程中有助于FePt的有序化温度降低,促进FePt薄膜形成分离的颗粒结构,增加FePt薄膜的垂直矫顽力；而Ru覆盖层表现出与Ag完全相反的效果,Ru覆盖层抑制FePt的有序化,促进FePt薄膜表面保持光滑连续,抑制FePt（001）取向的形成,抑制FePt薄膜垂直矫顽力的增大。这主要是由于Ag和Ru不同的熔点及热膨胀应力导致的。Ⅲ.介电和铁电基底上FePt薄膜磁性的电场调控研究我们通过磁控共溅射在介电SrTiO3（001）和铁电Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3 （PMN-P T）单晶基片上制备了不同厚度的FePt薄膜,并通过反常霍尔效应（AHE）研究了电场对其磁性的调控作用。主要结论如下：1.对于FePt/SrTiO3异质结构,电场导致的FePt薄膜的矫顽力的变化非常小,没有观测到明显的电荷效应机制引起的矫顽力变化,这主要是由于SrTiO3是介电材料,在外加电场条件下的极化强度较小,电场导致的FePt薄膜的电荷积累（耗散）比较弱引起的。2.对于FePt/PMN-PT（111）异质结构,PMN-PT（111）基片在外加电场作用下的应变主要表现为非易失性的张应变,在±2kV/cm电场处出现应变峰,应变峰以外区域的应变非常小,同时表现出面内各向异性,此时由应变效应机制引起的FePt薄膜的矫顽力的变化非常小；1.5nm和 2nm FePt薄膜的矫顽力随外加电场变化表现为矩形回线形状,这说明在FePt/PMN-PT（111）结构中界面电荷效应起决定性作用。3.对于FePt/PMN-PT（001）异质结构,在外加电场下,所有不同厚度的FePt薄膜的矫顽力随电场变化表现为非对称的蝴蝶形状,进一步的分析表明,电场引起的矫顽力变化由对称的易失性部分和回线形状的非易失性部分构成；对PMN-PT（001）基片的压电特性测量说明其矫顽力变化主要起源于应力效应；通过在FePt和PMN-PT（001）基片之间插入2nm的W金属中间层,矫顽力随电场的变化没有发现明显的不同,证明在FePt/PMN-PT（001）异质结构中,电荷效应可以忽略。
张永梅[5]（2014）在《FePt:Ag纳米复合薄膜和α-Fe/Nd2Fe14B纳米复合磁体微观机制的研究》文中指出当磁记录密度接近1Tb/in2,要求晶粒尺寸达到4-5nm,同时为了得到高的信噪比，磁性晶粒要相互隔离，且均匀分布。FePt:X （X为非磁性材料）纳米复合薄膜将纳米磁性晶粒分散生长在非磁性基体中形成颗粒膜。这种薄膜可以减小晶粒尺寸、调控其分布，取向，并且能够有效地消除或降低磁性纳米晶粒之间的交换耦合作用，进而减小噪声，满足超高密度磁记录的需求，因而引起人们的广泛关注。目前，尽管人们在制备纳米复合薄膜和调控其微结构方面取得了很大的进展，但是如何用薄的非磁性层包覆FePt颗粒，同时获得高的密排分数仍然是人们面临的重要挑战。对于共溅射方法制备的纳米复合薄膜，在热处理过程中，非磁性原子从FePt晶格中扩散出来，因此，可以通过控制非磁性原子的扩散过程来获得薄的非磁性层隔离FePt颗粒。这要求详尽的理解FePt薄膜中L10相变的动力学和原子化过程。本文采用共溅射方法制备的FePt:Ag纳米复合薄膜作为研究对象，讨论了Ag元素掺杂对FePt:Ag薄膜磁性能的影响。Ag原子从FePt晶格中扩散至晶界，起到了隔离FePt晶粒的作用。通过研究L10相变过程的速率常数随温度和压强的变化，讨论了FePt:Ag纳米复合薄膜中FePt晶体的L10相变动力学、激活体积和原子化过程。结果表明，FePt:Ag纳米复合薄膜的L10相变是在热空位的辅助下完成的， Ag原子的扩散促进了L10有序畴的形核；L10有序畴的生长主要依赖于Fe原子的扩散。实验结果对于实现薄的单分子非磁性层包覆FePt晶粒，获得高的密排分数，提高磁记录密度具有重要的意义。由纳米尺度的硬磁相和软磁相通过交换耦合作用形成的纳米复合永磁体由于其潜在的巨大磁能积引起人们的广泛关注。理论预言，各向异性纳米复合磁体的最大磁能积可达100MGOe，但是目前实验上获得的磁能积远小于理论预算值。这主要是由于实验上制备出的磁体结构与理论模型存在很大的差别。另外，纳米复合磁体中软磁相的添加必然导致矫顽力的降低。因此从微观上理解矫顽力的产生机制对于提高纳米复合磁体的性能具有重要的意义。本文采用熔体快淬的方法制备了晶粒细小且均匀分布的各向异性纳米复合磁体，各向异性随辊速的变化是由凝固过程中的热流梯度和-Fe相的种子效应共同决定的。硬磁晶粒的取向、晶粒尺寸的均匀性使得硬磁晶粒不可逆磁矩翻转分布的均匀性提高，从而磁滞环的方形度提高。磁体矫顽力机制的讨论表明α-Fe/Nd2Fe14B纳米复合磁体的矫顽力是由非均匀界面钉扎场决定的，晶粒的尺寸及其分布对于钉扎场的强度及其分布具有重要的影响。通过添加Nb元素，在α-Fe/Nd2Fe14B纳米晶之间引入界面非晶相，改善了界面结构。软、硬磁相晶粒间适当厚度非晶层的引入不仅可以提高矫顽力，同时还可以促进晶粒间的交换耦合作用。本文分析了矫顽力增加的原因。结果表明，非晶界面的存在增强了界面钉扎效应的强度和均匀性。非晶界面的成分、交换常数和厚度对于同时提高矫顽力和软、硬磁晶粒间的交换耦合作用具有重要的意义。结果表明可以通过调控界面结构来获得高的磁能积，对进一步提高磁体的性能具有重要的指导意义。
谢海龙[6]（2013）在《超高密度磁记录用薄膜的微磁学研究》文中研究说明微磁学理论作为应用磁学的基本理论,在磁学与磁性材料特别是硬盘工业的发展中起到重要的指导作用。本论文通过建立含有微结构的微磁学模型,对超高密度磁记录用的磁性薄膜进行了微磁学研究。研究内容涵盖了写磁头用FeCo软磁薄膜,作为存储介质的COPt-TiO2,硬磁薄膜、CoPt-TiO2／Pt／Co-TiO薄膜和CoPt-TiO2／CO-TiO2薄膜四个方面：一、写磁头用FeCo软磁薄膜的微磁学研究对薄膜界面的磁弹性能结合织构进行了理论分析,论证了磁弹性场有主项Hma和交叉项Hmb基于此,改善了含有微结构的FeCO薄膜微磁学模型。FeCO的立方各向异性决定了回线的对称性,磁弹性场的主项Hma对易轴的矫顽力有巨大的影响。交叉项Hmb对难轴回线的影响较大,难轴回线的倾斜程度主要由磁弹性场的交叉项Hmb决定。薄膜的矫顽力是由主项和交叉项共同决定的,良好的软磁性对应于Hma和Hmb比较小的衬底,如Cu.NiFe.CoFe等。FeCO多晶薄膜晶界处的饱和磁化强度4πMs降低时,会使薄膜的软磁性变差。此外,因为界面各向异性的重要性,薄膜的厚度对磁性也有一定的影响。二、COPt-TiO2硬磁介质的微磁学研究我们建立了两种微磁学模型来计算COPt-TiO,薄膜的磁滞回线。在第一种不含多晶微结构的简单模型中,一个磁性颗粒就是一个微磁学单元。此时,虽然垂直膜面方向的易轴回线跟实验的回线比较接近,但反向磁化时回线有比较长的“尾巴”,而平行膜面的难轴方向的回线跟实验回线差距很大,这反映出微结构对模拟回线有重要的影响。第二种微磁学模型引入了薄膜的多晶微结构、考虑了晶粒的对称性、包含了与衬底有关的应力。回线的矩形度为0.98,易轴的矫顽力为6.1kOe,难轴的饱和场为20kOe,模拟结果跟实验结果符合的很好。此外,我们研究了薄膜的磁化反转过程,发现这是典型的以畴壁钉扎模式为主的磁化翻转机制。三、CoPt-TiO2／Pt／Co-TiO2薄膜的微磁学研究软磁层和硬磁层间的交换相互作用是影响超高记录密度ECC介质的性能的关键因素。我们建立了含有微结构的微磁学模型来研究CoPt-TiO2／Pt／Co-TiO2薄膜中中间层Pt层厚度变化、软磁层的本征磁性参数对薄膜磁性的影响。中间层Pt层的厚度对薄膜的磁性有综合的影响：当我们单独调节软磁层和硬磁层之间的交换相互作用常数A*3以及中间层Pt层的厚度δ时,介质的矫顽力和矩形度变化很小。模拟的结果与实验的结果符合得很好,要求当中间层Pt层的厚度δ很小（≤2nm）的时候,软磁层和硬磁层之间的交换相互作用常数A*3的值与晶粒内部的交换相互作用常数A*1的值相等,都等于0.2x10-6erg/cm;当中间层Pt层的厚度δ从2.2nm增加到2.8nm时,软磁层和硬磁层之间的交换相互作用常数A*3的值从与晶粒间的交换相互作用常数A*2的值相等（即0.1×10-7erg/cm）,然后减小到0。同时我们发现：软磁层越软（软磁层的各向异性场Hks越小,饱和磁化强度Mss越大）时,整个薄膜的矫顽力也越小,同时,回线的矩形度也逐渐下降。四、CoPt-TiO2/Co-TiO2薄膜的微磁学研究我们建立了含有微结构的微磁学模型来研究CoPt-TiO2/Co-TiO2薄膜中软磁层厚度变化时,软磁层和硬磁层之间的交换相互作用常数A*3的变化规律以及软磁层的各向异性场Hks的变化对薄膜磁性的影响。我们发现：软磁层的厚度δ对硬磁层和软磁层之间的静磁相互作用以及硬磁层和软磁层之间的交换相互作用常数A*3都会产生影响。当保持软磁层和硬磁层之间的交换相互作用常数A*3不变,软磁层的厚度δ变化时,回线的矫顽力H。和矩形度S均未发生变化。当软磁层和硬磁层间的交换相互作用常数A*3减小时介质的矫顽力和矩形度都会下降。此外我们发现：软磁层的磁晶各向异性场Hks减小时,软磁层越容易在较低的外磁场下成核翻转。同时,介质的矩形度S随软磁层的各向异性场Hks的减小而减小。
张璐然[7]（2012）在《高密度磁记录用磁性薄膜的研究》文中认为本论文主要研究了三种与磁记录相关的薄膜材料,分别为：用于写磁头的FeCoN软磁薄膜；用于垂直记录介质的Llo相FePt合金薄膜；用于垂直记录介质衬底层的FeCoN人造反铁磁耦合多层膜。论文主要包括以下三部分：一、写磁头用高性能FeCoN软磁合金薄膜的结构和磁性。使用FeCo合金靶溅射沉积制备薄膜时,在工作气体Ar中加入不同流量比的N2的方法将N元素引入,成功制备了不同N含量的软磁性能优异的FeCoN合金薄膜,对薄膜的结构和磁性能进行了研究；使用斜溅射的方法和形变基片的方法增强了FeCoN薄膜的面内单轴各向异性场。主要的结论有：1.溅射FeCo薄膜时在工作气体Ar中加入不同流量比的N2后,薄膜的软磁性大大改善。薄膜的静态磁性随着N2流量比的变化而变化：当N2流量比低于9%时,FeCoN薄膜易轴矫顽力Hce和难轴矫顽力Hch都随着N2流量比的增大而减小；当N2流量比继续增大至18%的过程中,FeCoN薄膜易轴和难轴矫顽力都基本保持不变：当N2流量比大于18%时,FeCoN薄膜易轴和难轴矫顽力都有所增大。当N2流量比fN的值为10%时,薄膜的磁性最好：4πMs～20kG, Hce～4.5Oe, Hch～1Oe, Hk～90Oe。N2流量比fN的值为11%时,薄膜矫顽力最小为Hce～3Oe, Hch～0.45Oe。薄膜的饱和磁化强度随着氮气流量比的增加而降低。2.N元素添加的结果是N进入FeCo晶格,引起晶格膨胀,细化了晶粒。当N2流量比为10%时晶粒尺寸大约为10nm。FeCoN薄膜有着较大的磁晶各向异性常数以及磁弹性各向异性能,但仍有很好软磁性的原因在于：由于晶粒尺寸远小于临界交换尺寸,晶粒间强的交换耦合作用使得FeCoN薄膜中的有效磁晶各向异性能以及磁弹性各向异性能被平均化而大大减小3.随着N2流量比的增加,FeCoN薄膜的饱和磁化强度,各向异性场都在降低,所以截止频率也就随着N：流量比的增加而降低。我们用斜溅射的方法以及形变基片的方法成功的提高了FeCoN薄膜的面内单轴各向异性场及其截止频率。两种方法同时使用能更大的提高FeCoN薄膜的面内单轴各向异性场及其截止频率。二、垂直磁记录介质用的L10相FePt合金薄膜的制备及磁学性质。我们在温度为480℃的玻璃基片上采用Fe层和Pt层交替溅射的方法制备了一系列总厚度为40nm的[Fe/Pt]n （n=4,8,16,20,32）合金薄膜。我们对薄膜的结构和磁性能进行了测量和分析,并使用微磁学的方法研究了交替溅射的FePt合金薄膜垂直各向异性的来源。主要结论如下：1.所有的FePt合金薄膜的平行和垂直于膜面两个方向的矫顽力都高于10kOe, FePt薄膜拥有如此高的矫顽力说明其已经形成了稳定的Llo相。溅射周期n=4,8,16,20,32的FePt合金薄膜的XRD图谱显示我们所制备的FePt合金薄膜的择优取向都是（111）取向。2.一般来说（111）织构的L10相的FePt薄膜易的磁化轴（c轴）和膜面的夹角大约是36°。所以,（111）织构的FePt薄膜的有效磁化强度矢量垂直于膜面方向的分量应该明显小于平行于膜面方向的分量,但我们的实验结果与之不同。周期数n≤8时,平行于膜面方向的剩磁比高于垂直于膜面方向的剩磁比。周期数n≥16时,垂直于膜面方向的剩磁比高于平行于膜面方向的剩磁比。这说明周期数n≥16的样品呈现出了一定的垂直各向异性。3.通过对[Fe（5.2）/Pt（4.8）]4的X射线电光子分光光谱的分析,发现薄膜中出现了富Fe的成分界面。4.通过微磁学的方法证明了交替溅射的FePt合金薄膜中垂直各向异性的增加是由于界面各向异性的作用。薄膜中界面各向异性来源于成分界面引起的对称性破缺。5.通过对FePt薄膜的δM（H）曲线研究发现,使用交替溅射方法制备的FePt薄膜的晶粒间的交换耦合作用比共溅射的FePt薄膜要低,而且循环周期数越大的[Fe/Pt]n薄膜的交换耦合作用越小。三、磁性层为FeCoN的三明治型反铁磁耦合多层膜的研究我们使用N2流量比为5%时制备的FeCoN作为磁性层,用Ru做非磁性金属中间层制备了FeCoN/Ru/FeCoN三明治结构的反铁磁耦合（SAF）多层膜。研究了结构和制备条件对薄膜磁性能的影响,主要得出以下结论：1.SAF薄膜由于引入交换各向异性能（Kex）,使得薄膜的各向异性场增大SAF多层膜中的各向异性场随着交换耦合场的增加而增大。拥有越大的交换耦合场的SAF多层膜也就有越大的各向异性场。通过改变中间的非磁性层（Ru）以及磁性层（FeCoN）的厚度就能实现对交换耦合场,各向异性场以及截止频率的调控。2.当FeCoN层厚度固定时,SAF多层膜中的交换耦合场（Hex）以及各向异性场（Hk）随着Ru层厚度的减小而增加。当Ru层的厚度低于一个原子层的厚度时（0.35nm）,难轴方向出现了较大的剩磁。3.交换耦合场和各向异性场随着FeCoN层厚度的减小而增大,当FeCoN层厚度低于20nm以后,各向异性变得越来越不明显,当FeCoN层厚度低于10nm以后,薄膜几乎趋于各向同性。4FeCoN反铁磁耦合多层膜中采用平整的、缺陷少的磁性层可以获得更高的交换耦合场、各向异性场以及截止频率。采用斜溅射制备FeCoN反铁磁耦合多层膜,在多层膜中引入了斜溅射各向异性能（形状各向异性能）,导致薄膜的交换耦合场、各向异性场以及截止频率得到极大提高,而薄膜的矫顽力没有明显增加。
于永生[8]（2010）在《L10FePt薄膜有序化行为和磁性能研究》文中认为L10FePt具有很高的单轴磁晶各向异性能、很小的超顺磁临界尺寸,因而成为下一代超高密度垂直磁记录介质的首选材料。近年来研究人员对L10FePt进行了大量研究,取得了一系列进展,但还有以下因素制约L10FePt在磁记录行业的应用:（1） L10FePt相的有序化温度相对较高;（2） L10FePt易磁化轴的取向控制;（3）改善高矫顽力L10FePt的写入能力。本论文针对以上三个问题展开,通过设计沉积态薄膜结构降低L10FePt相的有序化温度;利用快速热处理获得L10FePt相的（001）织构;利用快速热处理调控交换耦合磁记录介质的磁性能,具体研究内容如下:利用磁控溅射在室温下制备应变[FePt （2 nm）/Au（tAu nm）]20超晶格薄膜,掠入射X射线衍射的研究结果表明沉积态薄膜的FePt层中存储了应变能,并且应变能随着Au层厚度增加而增加。Au层厚度较厚的薄膜经过300 oC热处理时在应变能和拉热应力的共同作用下FePt层发生了有序化转变。薄膜的微观结构和磁性能测量显示,低温热处理时,Au层提供的应变能和拉热应力有助于FePt发生有序化转变;高温热处理时,厚的Au层阻碍了Fe和Pt原子扩散,FePt的有序度参数降低,薄膜的矫顽力降低。制备了原子尺度[Fe/Pt]n、[Fe/Pt/Ag]18和[Fe/Pt/Cu]18多层薄膜,研究了薄膜总厚度对薄膜取向、表面形貌和磁性能的影响,并研究了掺杂元素对薄膜有序化、织构及磁性能的调控。对于不同厚度的原子尺度[Fe/Pt]n多层薄膜,薄膜经过500 oC热处理60 s后,薄膜均具有（001）织构,但（001）织构的弥散度随着薄膜总厚度增加而变大;薄膜越厚,有序度越高;薄膜厚度增加,薄膜的表面形貌由颗粒结构向连续结构转变,磁畴尺寸也相应增加;垂直薄膜表面的矫顽力随厚度增加先减小后增加,平行薄膜表面的矫顽力单调增加。研究了Ag含量对原子尺度[Fe/Pt/Ag]18多层薄膜低温有序化、织构和磁性能的影响。掺入Ag后,经350 oC热处理的薄膜形成了有序相,400 oC热处理的薄膜形成了（001）织构,XRD的ω扫描表明Ag层厚度增加导致薄膜（001）织构变差;AFM测量表明Ag含量增加促进薄膜晶粒长大;经350 oC热处理,Ag含量为20%的薄膜矫顽力取得最高值;热处理温度升至400 oC,薄膜矫顽力随Ag含量增加而增加,而薄膜的矫顽力处的斜率参数随Ag含量增加而减小。对于原子尺度[Fe/Pt/Cu]18多层薄膜,薄膜掺入Cu后300 oC热处理即可在总厚度低于10 nm的薄膜中形成有序相,掺Cu薄膜经350 oC热处理就可以形成（001）织构,但薄膜织构随含Cu量增加而变差,掺Cu量过多时,热处理的薄膜将形成L10FeCuPt2相;TEM测量结果表明,掺Cu可以有效促进薄膜在热处理时晶粒的长大;磁性能测试表明,Cu含量为5%的薄膜在热处理时可以获得最高的矫顽力,增加Cu含量导致薄膜形成L10FeCuPt2相,薄膜磁性能变差。研究了室温下制备的亚稳态FexAg100-x和FexAg100-x/Pt薄膜热处理后的结构和性能。经过300 oC热处理,亚稳态FexAg100-x薄膜发生了Fe和Ag的相分离。FexAg100-x层中Fe的体积百分含量对于300 oC热处理FexAg100-x/Pt的磁性能有很重要的影响,当Fe的体积百分含量为50%时,薄膜中形成了L10FePt相,薄膜垂直表面方向的矫顽力为3.2 kOe,薄膜显示硬磁性能。研究了热处理温度和时间对FexAg100-x/Pt薄膜结构和磁性能的影响。高温热处理有助于改进薄膜的有序度和磁性能。延长热处理时间可以提高薄膜中FePt相的有序度参数,同时影响薄膜取向。研究了Fe层厚度对Fe/L10FePt交换耦合薄膜磁性能的调控影响,Fe层厚度为1 nm时,薄膜矫顽力反而增加,继续增加Fe层厚度薄膜矫顽力开始下降,Fe层厚度为8 nm时薄膜表现出双相行为。研究了热处理温度对Fe（3 nm）/ L10FePt（10 nm）结构和磁性能的影响,经300oC热处理后,薄膜中硬磁相与软磁相的耦合变弱,矫顽力增加;进一步升高热处理温度,Fe向L10FePt晶格扩散形成Fe3Pt,薄膜矫顽力降低。利用快速热处理加热FCC FePt（5 nm）/ L10FePt（10 nm）薄膜,400 oC热处理薄膜矫顽力降低,形成了界面梯度变化的ECC介质,500 oC热处理时顶层薄膜有序化,形成了FePt磁晶各向异性能梯度变化ECC介质;升高热处理温度,顶层FePt有序度增加,薄膜矫顽力开始上升。
李正华[9]（2009）在《超高密度磁记录用硬盘核心磁性器件的微磁学分析》文中提出硬盘核心系统包括存储信息的磁介质、读写信息的磁头和实现快速读写的机械转动系统，其中涉及的学科非常广泛，包括材料、机械、电子、自动化、计算机等工科的研究，也与物理、化学这些理科的基础研究密切相关。本文的研究主要集中在对硬盘工业最关键的核心磁性器件的研究领域。微磁学（micromagnetics）可以计算磁滞回线、磁导率、磁畴和信息的读写过程，通过计算和设计，可以大幅度地减少器件制备、材料制备过程中的盲目性，并可以设计硬盘系统的重要参数。本论文的研究内容从超高密度磁记录介质到CPP-GMR器件，再到热辅助磁记录系统（包括磁性记录层，中间层，软磁衬底层，SPT写磁头以及激光光源）。根据具体的研究步骤，论文主要分为以下三个部分：第一部分超高密度磁记录用记录介质的微磁学模拟分析这一部分主要以磁晶各项异性能和磁弹性能为核心对实验室制备出来的磁性能良好的垂直取向L10相FePt合金单层膜和多层膜以及水平取向的CoCrPt合金单层膜进行微磁学分析，主要得到以下一些结论：1)在FePt/Pt/CrW单层膜中，随着衬底层中W含量从0增加到15 at．%，CrW合金的晶格常数变大，Cr（200）面和FePt（001）面之间的错配度也相应增大，从5．4％增加到7．2%，这也就表明，在FePt合金薄膜的面内，存在着伸张内应力σi。通过应力定性分析，我们得到了FePt单层膜面内总的应力大小为1．079 GPa（包括内应力和外应力），其中沿a轴方向的总应力大小约为763MPa。2)在FePt/Pt/CrW单层膜中，我们通过微磁学分析的方法，研究了四角磁晶各项异性，晶粒内部的交换相互作用以及面内应力对FePt合金单层薄膜M-H回线的影响。3)在Fe/Pt多层膜中，我们对L10相FePt合金多层磁性薄膜的磁致回线进行了模拟。和单层膜相比，多层膜中c轴的取向度更好一些，而且晶粒内部和晶粒之间具有较大的交换相互作用。我们模拟得到的垂直方向的矫顽力约为7．8 kOe，略小于面内的矫顽力，这主要是因为四角磁晶各项异性在面内导致了较大的立方各向异性的缘故。4)在Fe/Pt多层膜中，我们通过计算矫顽力与外场和取向间夹角的关系，对Fe/Pt多层膜的反磁化过程进行了简单的研究。研究表明，多层膜表现出与畴壁移动模型相近的变化趋势，这说明它的反磁化过程主要是以畴壁位移的方式进行的。5)此外，我们以六角网格为基本单元，以单轴磁晶各项异性能和磁弹性能为核心，对实验室制备出来的水平取向的CoCrPt合金单层磁性薄膜进行了微磁学分析。微磁学研究表明，当Pt含量超过15 at%时，由应力导致的矫顽力将起主导作用。第二部分超高密度磁记录用CPP-GMR读磁头的微磁学分析这一部分主要致力于对纳米尺度的CPP-GMR器件进行微磁学模拟，主要得到了以下结论：1)为了提供最佳的永磁偏置场，抑制多层膜自由层中磁畴结构的产生，使得自由层的磁矩只随外场转动，水平永磁体顶角θ的最优化值为70°。2)当CPP-GMR磁头的磁迹宽度（track-width）减小到40nm时，在不同的h/w（自由层高度与宽度比）比下，自由层的磁矩在信号场的作用下发生了一致转动，然而，当h/w比大于1时，形状各向异性在磁矩的翻转过程中起到了非常重要的作用，导致了磁阻曲线中磁滞现象和不可逆跳跃的发生，并且恶化了磁头的输出信号。3)研究了CPP-GMR磁头的h/w比值（形状各项异性）和永磁体的Mrd值对MR响应曲线的影响。4)研究了CPP-GMR磁头的磁屏蔽层镜像效应。当软磁屏蔽层间隙G减小到20nm时，要获得良好的读出特性，需要Hpinned≥700Oe和HsyAF≥1000Oe。第三部分热辅助磁记录系统的微磁学模拟这一部分主要通过建立三维的热传导模型和微磁学模型，对记录密度超过1Tb/in2的热辅助磁记录系统进行分析研究，主要得到了以下结论：1)研究发现，记录介质的加热和冷却过程是由磁性层和软磁衬底层之间的热传导（-▽2T）过程决定的，而且和软磁衬底层的热传导系数κ有着非常密切的关系。κ值的增加，加速了HAMR介质内部热量传导的过程，导致了冷却时间的迅速减小，同时，也使得HAMR介质局域温度的最大值(Tmax)有所降低。2)研究表明，在记录层上数据位的分布图样不仅与SPT写磁头的形状和写入场的大小有关，而且还与记录介质层对温度的响应有关。对于FePt合金来说，最优化的写入温度为722K，这个温度稍低于FePt合金的居里温度（770K）。值得注意的是，在局域温度高于722K时，HARM介质不能进行数据的写入，因为此时介质中心的饱和磁化强度大小几乎为0．3)在对HARM系统单磁道写入过程的模拟中，SPT磁头和介质之间的相对速度为35m/s，记录位的道宽比（the bit-aspect radio）是2．7，记录密度超过了1Tb/in2．为了进行最佳的数据写入操作，激光加热斑点的中心与SPT磁头主极前后边缘的距离应该小于1．4/41．4nm，这对于热辅助磁记录系统的设计有很重要的指导意义。本论文在对L10相FePt合金单层膜和多层膜微磁学分析中取得了一定的进展，首先在传统微磁学模型的基础上，根据晶体的对称性，引入了四角磁晶各项异性能密度的唯象表达形式，紧接着，依据薄膜生长过程中晶格对称性的破坏，在薄膜面内考虑了应力，并且引入了磁弹性能。我们以四角磁晶各项异性能和磁弹性能为核心，对L10相FePt合金单层膜和多层膜的磁滞回线作出了很好的解释，并且确定了薄膜面内应力的大小，从而为实验工作者的研究提供了理论依据。此外，我们对CPP-GMR读磁头器件和热辅助磁记录系统的微磁学分析，对它们的优化设计具有很重要的理论指导意义。
谢建全[10]（2007）在《一种突破硬盘传输瓶颈的实现方法》文中认为分析了目前用于提高硬盘内部传输速度的各种方法的制约因素,提出了一种提高硬盘内部传输速度的新方法。该方法可成倍提高硬盘的内部传输速度,并且容易实现,硬盘的传输速度瓶颈有望获得突破。
二、写磁头对记录介质中输出信号的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、写磁头对记录介质中输出信号的影响（论文提纲范文）
（1）二维磁记录读头阵列与信号处理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 新型磁记录技术概述 |
| 1.3 二维磁记录技术概述 |
| 1.4 研究内容与论文组织 |
| 2 二维磁记录系统通道模型 |
| 2.1 微磁学模型 |
| 2.2 Voronoi模型 |
| 2.3 离散颗粒模型 |
| 2.4 基于Voronoi模型的系统特征 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于读头阵列的信号检测 |
| 3.1 读头阵列结构 |
| 3.2 基于读头阵列的信号处理 |
| 3.3 基于4-读头阵列的TDMR信号检测 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 TDMR调制编码及信号处理 |
| 4.1 磁记录系统的调制码 |
| 4.2 TDMR调制编码 |
| 4.3 TDMR信号处理系统设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 二维磁记录系统的插值定时恢复 |
| 5.1 定时恢复技术 |
| 5.2 二维磁记录系统定时误差模型 |
| 5.3 迭代的二维插值定时恢复和信号检测 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读学位期间发表论文 |
| 附录2 攻读学位期间申请的发明专利 |
| 附录3 攻读学位期间参与的研究项目 |
（2）瓦记录磁存储系统的微磁学仿真分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 磁记录系统概述 |
| 1.3 磁记录系统发展趋势 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 选题依据及研究内容 |
| 2 微磁学原理与仿真系统的构建 |
| 2.1 自由能理论和朗道-栗夫西茨方程 |
| 2.2 斯通纳-沃尔法斯模型 |
| 2.3 微磁学模型计算方法 |
| 2.4 仿真系统的构建 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 交换耦合介质参数分析与优化 |
| 3.1 交换耦合介质及单颗粒模型 |
| 3.2 交换耦合介质多颗粒沃罗诺伊模型 |
| 3.3 交换耦合介质材料及其厚度选择优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 瓦记录写磁头性能分析与设计优化 |
| 4.1 瓦记录写磁头模型 |
| 4.2 有效写场与擦除带宽计算 |
| 4.3 传统介质下的擦除带宽计算 |
| 4.4 交换耦合介质下的擦除带宽计算 |
| 4.5 瓦记录写磁头圆角效应 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 二维磁记录回读信号的检测方法 |
| 5.1 二维磁记录系统模型 |
| 5.2 读通道建模分析 |
| 5.3 对数几率回归预测模型 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 攻读学位期间参与的研究项目 |
| 附录:中英文缩写对照索引 |
（3）二维磁记录系统中的信号处理和编码技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 磁记录密度增长困境 |
| 1.3 超高密度磁记录技术国内外研究现状 |
| 1.4 选题依据与研究内容 |
| 1.5 文章组织结构 |
| 2 二维磁记录系统通道建模 |
| 2.1 磁记录原理 |
| 2.2 记录介质模型 |
| 2.3 写过程模型 |
| 2.4 读过程模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 二维磁记录系统的均衡与检测算法 |
| 3.1 二维GPR均衡算法 |
| 3.2 改进的维特比检测算法 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 二维磁记录系统的受限编码 |
| 4.1 磁记录系统中的受限编码 |
| 4.2 二维磁记录介质噪声特性分析 |
| 4.3 二维受限编码算法 |
| 4.4 结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间参与的科研项目 |
（4）FePt薄膜微结构与磁性的调控研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 磁记录技术发展简史 |
| 1.2 硬盘工作原理与磁记录技术简介 |
| 1.2.1 HDD硬盘工作原理简介 |
| 1.2.2 水平磁记录与垂直磁记录技术 |
| 1.3 磁记录技术发展趋势 |
| 1.4 本论文的研究意义与主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 薄膜的制备与表征 |
| 2.1 薄膜制备 |
| 2.2 薄膜成分分析与微观表征 |
| 2.3 薄膜宏观磁性与宏观电性表征 |
| 2.4 扫描探针显微镜 |
| 参考文献 |
| 第三章 垂直各向异性FePt薄膜的非外延生长 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 L1_0相FePt薄膜的磁晶各向异性及微观机理 |
| 3.2.1 Fe-Pt合金的磁性起源 |
| 3.2.2 Fe-Pt合金的磁晶各向异性微观机理 |
| 3.3 样品制备 |
| 3.4 L1_0相FePt薄膜的非外延生长制备 |
| 3.4.1 非外延生长的FePt薄膜的取向 |
| 3.4.2 非外延生长的FePt薄膜的磁性 |
| 3.4.3 非外延生长的FePt薄膜的形貌和微结构 |
| 3.5 L1_0相FePt薄膜的非外延生长机制 |
| 3.6 结论 |
| 参考文献 |
| 第四章 Ru/Ag金属覆盖层对FePt薄膜微结构和磁性的调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备 |
| 4.3 不同覆盖层对FePt薄膜的微结构与磁性的影响 |
| 4.3.1 不同退火温度条件下覆盖层对FePt薄膜结构的影响 |
| 4.3.2 不同退火温度条件下覆盖层对FePt薄膜磁性的影响 |
| 4.3.3 不同退火温度条件下覆盖层对FePt薄膜形貌和微结构的影响 |
| 4.3.4 覆盖层对不同厚度的FePt薄膜微结构与磁性的影响 |
| 4.5 分析与讨论 |
| 4.6 展望 |
| 4.7 结论 |
| 参考文献 |
| 第五章 介电和铁电基底上FePt薄膜磁性的电场调控研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 磁各向异性的电场调控 |
| 5.2.1 基于应力效应机制的磁各向异性电场调控 |
| 5.2.2 基于电荷效应机制的磁各向异性电场调控 |
| 5.3 样品制备 |
| 5.4 FePt薄膜溅射沉积基片温度的确定 |
| 5.5 FePt/SrTiO_3(001)异质结构中FePt薄膜磁性的电场调控 |
| 5.5.1 电场对FePt/SrTiO_3(001)异质结构中FePt磁性的调控 |
| 5.5.2 相同电场条件下FePt薄膜多次测量矫顽力的不一致 |
| 5.5.3 分析与讨论 |
| 5.6 FePt/PMN-PT(111)异质结构中FePt薄膜磁性的电场调控 |
| 5.6.1 PMN-PT(111)基片的铁电特性 |
| 5.6.2 电场对FePt/PMN-PT(111)异质结构中FePt磁性的调控 |
| 5.6.3 PMN-PT(111)基片的压电特性 |
| 5.6.4 分析与讨论 |
| 5.7 FePt/PMN-PT(001)异质结构中FePt薄膜磁性的电场调控 |
| 5.7.1 电场对FePt/PMN-PT(001)异质结构中FePt磁性的调控 |
| 5.7.2 PMN-PT(001)基片的压电和铁电特性 |
| 5.7.3 FePt/PMN-PT(001)异质结构中FePt磁性的非易失性调控 |
| 5.7.4 分析与讨论 |
| 5.8 结论 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（5）FePt:Ag纳米复合薄膜和α-Fe/Nd2Fe14B纳米复合磁体微观机制的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁性材料的物理基础 |
| 1.1.1 物质的磁性 |
| 1.1.2 磁性材料的分类 |
| 1.1.3 技术磁化与反磁化过程 |
| 1.2 磁记录材料概述及其发展 |
| 1.2.1 磁记录概述 |
| 1.2.2 L10-FePt 有序合金薄膜 |
| 1.3 纳米复合永磁材料概述及其发展 |
| 1.3.1 稀土永磁材料发展状况 |
| 1.3.2 纳米复合永磁材料 |
| 1.3.3 NdFeB 系纳米复合永磁材料矫顽力机理的研究 |
| 1.4 选题意义即研究内容 |
| 第2章 实验原理与方法 |
| 2.1 样品的制备 |
| 2.1.1 FePt:Ag 纳米复合薄膜的制备 |
| 2.1.2 α-Fe/Nd_2Fe_(14)B 纳米复合磁体的制备 |
| 2.2 退火实验 |
| 2.2.1 超高真空退火实验 |
| 2.2.2 高压退火实验 |
| 2.3 微结构分析方法 |
| 2.3.1 X 射线衍射分析 |
| 2.3.2 透射电子显微分析 |
| 2.4 薄膜厚度的测量—台阶仪 |
| 2.5 磁性能测试 |
| 第3章 FEPT:AG 纳米复合薄膜的磁性能以及相变的原子化过程 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 FEPT:AG 纳米复合薄膜的磁性能 |
| 3.3.1 FePt:Ag 纳米复合薄膜中 Ag 原子的扩散过程 |
| 3.3.2 Ag 元素掺杂对晶粒间交换耦合作用的影响 |
| 3.3.3 Ag 元素掺杂对有序度和矫顽力的影响 |
| 3.3.4 Ag 元素掺杂对磁翻转性能的影响 |
| 3.4 FEPT:AG 纳米复合薄膜的 L_(10)相变动力学 |
| 3.5 FEPT:AG 纳米复合薄膜的 L_(10)相变激活体积 |
| 3.5.1 压力对 FePt:Ag 纳米复合薄膜微观结构的影响 |
| 3.5.2 FePt:Ag 纳米复合薄膜 L_(10)相变激活体积 |
| 3.6 FEPT:AG 纳米复合薄膜的 L_(10)相变原子化过程 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 纳米复合 ND9FE85B6的反磁化过程和矫顽力机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 晶体织构和磁各向异性 |
| 4.4 反磁化过程和矫顽力机制 |
| 4.4.1 微观结构和磁性能 |
| 4.4.2 反磁化过程 |
| 4.4.3 矫顽力机制 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 界面非晶相对纳米复合Α-FE/ND_2FE_(14)B 矫顽力机制的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 界面非晶相对纳米复合Α-FE/ND_2FE_(14)B 结构和磁性能的影响 |
| 5.4 界面非晶相对纳米复合Α-FE/ND_2FE_(14)B 矫顽力机制的影响 |
| 5.4.1 初始磁化曲线 |
| 5.4.2 小磁滞环 |
| 5.4.3 反磁化过程 |
| 5.5 界面非晶相含量对磁性能的影响 |
| 5.6 钉扎场和晶粒间的交换耦合作用分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）超高密度磁记录用薄膜的微磁学研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 磁记录技术的发展历史 |
| 1.2 磁记录的两种方式 |
| 1.3 垂直磁记录介质 |
| 1.3.1 软磁衬底层(SUL) |
| 1.3.2 中间层(Intermediate layer) |
| 1.3.3 记录介质层(Recording layer) |
| 1.4 写磁头与读磁头 |
| 1.5 垂直磁记录的未来 |
| 1.5.1 L1_0相FePt合金薄膜 |
| 1.5.2 软硬磁交换耦合介质 |
| 1.5.3 热辅助磁记录 |
| 参考文献 |
| 第二章 微磁学 |
| 2.1 微磁学的理论基础 |
| 2.1.1 磁畴理论 |
| 2.1.2 磁矩运动的微分方程 |
| 2.2 微磁学理论 |
| 2.2.1 微磁学单元的划分 |
| 2.2.2 磁能量和有效场的计算 |
| 2.2.3 LLG方程的数值求解 |
| 2.2.4 微磁学的数值模拟方法 |
| 2.3 磁滞回线的计算问题 |
| 参考文献 |
| 第三章 写磁头用FeCo薄膜的微磁学研究 |
| 3.1 写磁头材料 |
| 3.2 块状FeCo合金的性质 |
| 3.3 与衬底有关的应力场的推导 |
| 3.4 微磁学模型 |
| 3.5 结果与讨论 |
| 3.5.1 应力主项H_(ma)和应力交叉项H_(mb)对回线的影响 |
| 3.5.2 晶界处的饱和磁化强度对回线的影响 |
| 3.5.3 薄膜厚度对回线的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 CoPt-TiO_2硬磁介质的微磁学研究 |
| 4.1 样品的制备及实验测量结果 |
| 4.2 不含微结构的简化微磁学模型 |
| 4.3 含有微结构的微磁学模型 |
| 4.4 软磁层的镜像效应 |
| 4.5 结果与讨论 |
| 4.5.1 模拟的磁滞回线 |
| 4.5.2 磁化反转机制的研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 软硬磁交换耦合介质的微磁学研究 |
| 5.1 模拟对象的结构和性质 |
| 5.1.1 CoPt-TiO_2/Pt/Co-TiO_2薄膜的结构和性质 |
| 5.1.2 CoPt-TiO_2/Co-TiO_2薄膜的结构和性质 |
| 5.2 CoPt-TiO_2/Pt/Co-TiO_2薄膜的微磁学分析 |
| 5.2.1 微磁学模型 |
| 5.2.2 中间层Pt层的厚度对薄膜磁性的影响 |
| 5.2.3 软磁层的各向异性场H_k~s和饱和磁化强度M_s~s对薄膜磁性的影响 |
| 5.3 CoPt-TiO_2/Co-TiO_2薄膜的微磁学研究 |
| 5.3.1 微磁学模型 |
| 5.3.2 软磁层的厚度对介质磁性的影响 |
| 5.3.3 软磁层的磁晶各向异性场H_k~s的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（7）高密度磁记录用磁性薄膜的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 磁学发展简述 |
| 1.2 磁记录的发展历史和现状 |
| 1.3 超高磁记录密度的要求 |
| 1.4 磁记录的读写过程 |
| 1.5 磁记录磁头 |
| 1.5.1 写磁头的发展遇到的挑战 |
| 1.5.2 超高密度磁记录对写磁头材料的要求 |
| 1.5.3 写磁头材料的发展和现状 |
| 1.6 磁记录介质 |
| 1.7 磁记录技术的展望 |
| 1.7.1 热辅助磁记录 |
| 1.7.2 倾斜磁记录 |
| 1.7.3 交换耦合复合介质 |
| 1.7.4 图形介质 |
| 参考文献 |
| 第二章 基础理论 |
| 2.1 磁性材料中的基本现象与能量表述 |
| 2.1.1 自发磁化与交换作用能 |
| 2.1.2 外场能 |
| 2.1.3 退磁能 |
| 2.1.4 磁晶各向异性能 |
| 2.1.5 感生各向异性能 |
| 2.1.6 磁致伸缩与磁弹性各向异性能 |
| 2.2 磁畴、磁滞现象及矫顽力 |
| 2.2.1 磁畴 |
| 2.2.2 磁滞 |
| 2.2.3 矫顽力 |
| 2.3 晶粒尺寸效应和随机各向异性模型 |
| 2.4 软磁材料的交流磁化特性的表征 |
| 2.4.1 复数磁导率 |
| 2.4.2 一般磁损耗机制简介 |
| 参考文献 |
| 第三章 薄膜的制备与性能表征 |
| 3.1 薄膜的制备 |
| 3.1.1 制备方法 |
| 3.1.2 薄膜沉积系统 |
| 3.1.3 薄膜生长过程 |
| 3.1.4 基片的选择与清洗 |
| 3.1.5 溅射用靶 |
| 3.2 薄膜的结构与性能的表征 |
| 3.2.1 薄膜膜厚的测量 |
| 3.2.2 薄膜磁性能的测量 |
| 3.2.3 高频特性测量 |
| 3.2.4 薄膜晶体结构的分析 |
| 3.2.5 薄膜成分的分析 |
| 3.2.6 原子力显微镜与磁力显微镜 |
| 3.2.7 透射电镜(TEM) |
| 3.2.8 薄膜电阻率的测定 |
| 3.2.9 薄膜磁致伸缩测量 |
| 3.2.10 薄膜应力的测量 |
| 参考文献 |
| 第四章 FECON软磁薄膜的研究 |
| 4.1 FECON合金的结构和磁学性质 |
| 4.2 FECON合金薄膜的制备、结构与磁性的关系 |
| 4.3 使用斜溅射以及应力基片对FECON薄膜性能的影响 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 L1_0相FEPT合金薄膜的研究 |
| 5.1 L1_0相FEPT合金薄膜的制备 |
| 5.2 FEPT合金薄膜的结构与磁性 |
| 5.3 [FE/PT]_N薄膜垂直各向异性的来源 |
| 5.4 FEPT薄膜的△M(H)曲线研究 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 FECON三明治结构反铁磁耦合多层膜的研究 |
| 6.1 FECON三明治结构反铁磁耦合多层膜的制备、结构和磁性 |
| 6.2 磁性层的溅射条件对反铁磁耦合多层膜磁性能的影响 |
| 6.3 斜溅射对反铁磁耦合多层膜磁性能的影响 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 结论 |
| 博士论文工作期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）L10FePt薄膜有序化行为和磁性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 磁记录原理及磁记录介质的发展 |
| 1.2.1 磁记录原理 |
| 1.2.2 磁记录介质的发展 |
| 1.3 L1_0FePt 磁记录介质的主要参量 |
| 1.3.1 矩形比和开关场分布 |
| 1.3.2 矫顽力处回线斜率 |
| 1.3.3 磁晶各向异性 |
| 1.3.4 单畴临界尺寸 |
| 1.3.5 超顺磁临界尺寸 |
| 1.3.6 磁相互作用 |
| 1.4 L1_0FePt 材料的性质和制备方法 |
| 1.4.1 L1_0FePt 材料的性质 |
| 1.4.2 L1_0FePt 合金的制备方法 |
| 1.5 L1_0FePt 磁记录材料的研究进展 |
| 1.5.1 降低有序化温度 |
| 1.5.2 L1_0FePt 易磁化轴取向的控制 |
| 1.5.3 控制L1_0FePt 晶粒尺寸 |
| 1.5.4 大矫顽力机制及其影响因素 |
| 1.5.5 利用软磁相调控L1_0FePt 薄膜矫顽力 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 试验材料及研究方法 |
| 2.1 薄膜的制备 |
| 2.1.1 基片的选择与清洗 |
| 2.1.2 靶材的准备 |
| 2.1.3 薄膜制备设备 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 小角X 射线散射分析 |
| 2.2.2 X 射线衍射分析 |
| 2.2.3 透射电子显微分析 |
| 2.2.4 薄膜磁性能测试 |
| 2.2.5 薄膜的表面形貌和磁畴结构观察 |
| 2.2.6 薄膜的成分测量 |
| 第3章 FePt/Au 超晶格薄膜L10 相有序化行为和薄膜磁性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 沉积态[FePt (2 nm)/Au (t_(Au) nm)]_(20) 超晶格薄膜的结构 |
| 3.2.1 沉积态[FePt (2 nm)/Au (t_(Au) nm)]_(20) 超晶格薄膜的相结构 |
| 3.2.2 沉积态[FePt (2 nm)/Au (tAu nm)]_(20) 超晶格薄膜的小角 X 射线镜面散射分析 |
| 3.3 热处理[FePt (2 nm)/Au (t_(Au) nm)]_(20) 超晶格薄膜的结构 |
| 3.3.1 热处理[FePt (2 nm)/Au (t_(Au) nm)]_(20) 超晶格薄膜的相结构 |
| 3.3.2 热处理[FePt (2 nm)/Au (t_(Au) nm)]_(20) 超晶格薄膜的小角 X 射线镜面散射分析 |
| 3.4 热处理[FePt (2 nm)/Au (t_(Au) nm)]_(20) 超晶格薄膜的表面形貌和磁畴结构 |
| 3.5 热处理[FePt (2 nm)/Au (t_(Au) nm)]_(20) 超晶格薄膜的磁性能 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 原子尺度Fe/Pt/X(Cu、Ag)多层薄膜 L1_0相的低温有序化和薄膜磁性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 总厚度对原子尺度Fe/Pt 多层薄膜结构和性能的影响 |
| 4.2.1 薄膜织构的ω扫描分析方法 |
| 4.2.2 总厚度对原子尺度[Fe/Pt]_n 多层薄膜相结构和织构的影响 |
| 4.2.3 总厚度对原子尺度[Fe/Pt]_n 多层薄膜表面形貌和磁畴结构的影响 |
| 4.2.4 总厚度对原子尺度[Fe/Pt]_n 多层薄膜磁性能的影响 |
| 4.3 原子尺度[Fe/Pt/Ag]_(18) 多层薄膜的低温有序研究 |
| 4.3.1 原子尺度[Fe/Pt/Ag]_(18) 多层薄膜的相结构和(001)取向 |
| 4.3.2 原子尺度[Fe/Pt/Ag]_(18) 多层薄膜表面形貌和磁畴结构的影响 |
| 4.3.3 原子尺度[Fe/Pt/Ag]_(18) 多层薄膜的磁性能 |
| 4.4 原子尺度[Fe/Pt/Cu]_(18) 多层薄膜的低温有序研究 |
| 4.4.1 原子尺度[Fe/Pt/Cu]_(18) 多层薄膜的相结构和(001)取向 |
| 4.4.2 原子尺度[Fe/Pt/Cu]_(18) 多层薄膜的磁性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 亚稳态FeAg/Pt 薄膜L1_0相的低温有序化和薄膜磁性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 热处理Fe_xAb_(100-x)和Fe_xAg_(100-x)/Pt 亚稳态薄膜的结构和磁性能 |
| 5.3 热处理条件对Fe_(50)Ag_(50)/Pt 亚稳态薄膜的微观结构的影响 |
| 5.3.1 热处理温度对Fe_(50)Ag_(50)/Pt 亚稳态薄膜微观结构的影响 |
| 5.3.2 热处理时间对Fe_(50)Ag_(50)/Pt 亚稳态薄膜微观结构的影响 |
| 5.4 热处理条件对Fe_(50)Ag_(50)/Pt 亚稳态薄膜的微观结构的影响 |
| 5.4.1 热处理温度对Fe_(50)Ag_(50)/Pt 亚稳态薄膜磁性能的影响 |
| 5.4.2 热处理时间对Fe_(50)Ag_(50)/Pt 亚稳态薄膜磁性能的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 Fe/L1_0FePt 和 FCC FePt/L1_0FePt 交换耦合磁记录介质的结构调控和磁性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 软磁层厚度对ECC 介质结构和磁性能的影响 |
| 6.2.1 L1_0FePt 硬磁层的结构和磁性能 |
| 6.2.2 Fe 厚度对Fe/L1_0FePt 双层薄膜结构和磁性能的影响 |
| 6.2.3 热处理温度对Fe/L1_0FePt 双层薄膜结构和磁性能的影响 |
| 6.3 FCC FePt(5 nm)/ L1_0FePt(10 nm)薄膜磁晶各向异性梯度变化研究 |
| 6.3.1 FCC FePt(5 nm)/ L1_0FePt(10 nm)薄膜结构和磁性能 |
| 6.3.2 热处理FCC FePt(5 nm)/ L1_0FePt(10 nm)薄膜结构和磁性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）超高密度磁记录用硬盘核心磁性器件的微磁学分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁信息存储技术 |
| 1.1.1 磁信息存储技术的发展历史 |
| 1.1.2 磁信息存储技术面临的挑战 |
| 1.2 本论文研究的高科技背景 |
| 1.3 本论文研究的主要内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 微磁学 |
| 2.1 微磁学简介 |
| 2.2 微磁学理论基础 |
| 2.2.1 朗道-栗夫希茨方程(Landau- Lifshitz equation) |
| 2.2.2 斯通纳-沃法斯模型(Stoner-Wohlfarth model) |
| 2.3 晶体对称性与磁性的关系 |
| 2.3.1 晶体的磁对称性 |
| 2.3.2 晶体对称性与磁各项异性的关系 |
| 2.3.3 薄膜中晶格对称性的破坏 |
| 2.4 微磁学分析中的各种能量 |
| 2.5 静态方法和动态方法 |
| 2.5.1 Brown方程 |
| 2.5.2 静态方法 |
| 2.5.3 动态方法 |
| 参考文献 |
| 第3章 超高密度磁记录用记录介质的微磁学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Fe-Pt二元合金的相图和晶格结构 |
| 3.3 L1_0相FePt合金薄膜的实验结果 |
| 3.3.1 FePt/Pt/CrW薄膜 |
| 3.3.2 Fe/Pt多层膜 |
| 3.4 L1_0相FePt合金单层磁性薄膜(FePt/Pt/CrW薄膜)的微磁学分析 |
| 3.4.1 微磁学模型的建立 |
| 3.4.2 微磁学模拟结果及讨论 |
| 3.5 L1_0相FePt合金多层磁性薄膜(Fe/Pt薄膜)的微磁学分析 |
| 3.5.1 微磁学模型的建立 |
| 3.5.2 L1_0相FePt合金多层磁性薄膜微磁模拟结果 |
| 3.5.3 L1_0相FePt合金多层磁性薄膜的矫顽力机理和反磁化过程 |
| 3.6 水平取向CoCrPt合金单层磁性薄膜(CoCrPt/CoCr/CrW)的微磁学分析 |
| 3.6.1 微磁学模型的建立 |
| 3.6.2 水平取向CoCrPt合金单层磁性薄膜微磁模拟结果 |
| 3.6.3 水平取向CoCrPt合金单层磁性薄膜的应力机制 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 超高密度磁记录用CPP-GMR读磁头的微磁学模拟 |
| 4.1 磁电阻效应 |
| 4.2 硬盘驱动器巨磁电阻(GMR)磁头:从微米到纳米 |
| 4.3 电流垂直于平面巨磁阻(Current-Perpendicular-to-Plane)GMR读磁头技术初探 |
| 4.4 CPP-GMR读磁头的微磁学分析 |
| 4.4.1 微磁模型的建立 |
| 4.4.2 自由层中的静态磁矩分布图像 |
| 4.4.3 GMR磁头在外场下的响应曲线 |
| 4.4.4 软磁屏蔽层的磁镜像效应 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 热辅助磁记录系统的微磁学模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论模型 |
| 5.2.1 激光在金属合金中的传播 |
| 5.2.2 HAMR介质中的热传导理论 |
| 5.2.3 HAMR介质中的微磁学模型 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.3.1 HAMR介质热传导规律研究 |
| 5.3.2 磁性记录层的静态磁特性研究 |
| 5.3.3 HAMR系统中单磁道写入过程的模拟 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 结论 |
| 博士期间发表论文情况 |
| 致谢 |
（10）一种突破硬盘传输瓶颈的实现方法（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 影响硬盘存储速度的指标 |
| 3 影响提高硬盘内部传输速度的制约因素 |
| 4 用多磁头并行读写提高内部传输速度的方法 |
| 5 可行性分析 |
| 6 结论 |
四、写磁头对记录介质中输出信号的影响（论文参考文献）
- [1]二维磁记录读头阵列与信号处理技术研究[D]. 王少兵. 华中科技大学, 2020
- [2]瓦记录磁存储系统的微磁学仿真分析[D]. 谢国强. 华中科技大学, 2019(03)
- [3]二维磁记录系统中的信号处理和编码技术研究[D]. 李玲. 华中科技大学, 2017(03)
- [4]FePt薄膜微结构与磁性的调控研究[D]. 刘明峰. 兰州大学, 2015(01)
- [5]FePt:Ag纳米复合薄膜和α-Fe/Nd2Fe14B纳米复合磁体微观机制的研究[D]. 张永梅. 燕山大学, 2014(05)
- [6]超高密度磁记录用薄膜的微磁学研究[D]. 谢海龙. 兰州大学, 2013(10)
- [7]高密度磁记录用磁性薄膜的研究[D]. 张璐然. 兰州大学, 2012(09)
- [8]L10FePt薄膜有序化行为和磁性能研究[D]. 于永生. 哈尔滨工业大学, 2010(04)
- [9]超高密度磁记录用硬盘核心磁性器件的微磁学分析[D]. 李正华. 兰州大学, 2009(11)
- [10]一种突破硬盘传输瓶颈的实现方法[J]. 谢建全. 信息记录材料, 2007(02)