磁力顯微鏡二維針尖磁性層研究及磁信號表征.pdf

1、作為掃描探針顯微鏡(SPM)的一員，磁力顯微鏡（MFM）在表征磁性薄膜的磁學(xué)性能起著至關(guān)重要的作用。由于針尖磁性層的影響，MFM分辨率很低，考慮到磁性層形狀影響的磁晶各項異性以及針尖磁疇磁矩排列取向的問題，所以本論文中所討論的針尖為二維橢圓形針尖，選取磁性材料為坡莫合金，這樣能夠利用Matlab為磁力信號量化提供計算基礎(chǔ)，從而尋找出提高分辨率的方法和依據(jù)。
　　論文首先在緒論中對二維針尖進(jìn)行可行性討論；然后，利用OOMMF對針尖磁

2、性層進(jìn)行內(nèi)稟磁學(xué)性質(zhì)的研究，以及用現(xiàn)有的磁力顯微鏡表征橢圓型的磁性薄膜，選出最適合的針尖磁性層；最后，再選出合適的針尖磁性層與樣品進(jìn)行模擬計算，一方面，用Matlab模擬出磁記錄介質(zhì)與迷宮疇介質(zhì)的樣品磁化狀態(tài)，另一方面，對磁力信號在不同針尖--樣品間距和不同針尖磁性層厚度下，進(jìn)行模擬計算。
　　基于上述研究方法，論文研究內(nèi)容如下：
　　首先，利用OOMMF模擬不同形狀坡莫合金薄膜的完全磁化時的磁場強(qiáng)度，以及磁化反轉(zhuǎn)時的起始反

3、轉(zhuǎn)磁場和完全反轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)橢圓形坡莫合金薄膜厚度為40 nm，且長徑比為6時，具有小的完全磁化時磁場強(qiáng)度、較大的起始反轉(zhuǎn)磁場和完全反轉(zhuǎn)磁場。利用MFM對橢圓坡莫合金薄膜樣品的表征，表明合金以面內(nèi)磁化狀態(tài)為主。
　　其次，在磁記錄介質(zhì)材料的計算中，對于128Gb/in2在針尖--樣品為40 nm，磁性層厚度為80nm模擬將出現(xiàn)“彌散態(tài)”，針尖--樣品間距增大至60 nm，在不同針尖磁性層厚度下，磁力信號的測定將完全失真。對于32 Gb

4、/in2的磁記錄介質(zhì)，只會在針尖--樣品間距為60 nm，針尖磁性層為80 nm處出現(xiàn)“彌散態(tài)”。至于其它磁記錄介質(zhì)信號計算，均不會出現(xiàn)彌散態(tài)。就迷宮疇介質(zhì)信號計算而言，除了針尖--樣品間距為60 nm，針尖磁性層厚度為80 nm不能正確計算出來，其余在不同介質(zhì)、不同針尖--樣品間距、不同針尖磁性層厚度下，Matlab的計算均能反映磁矩排列。
　　最后，在此記錄材料的模擬計算中出現(xiàn)的“彌散態(tài)”，通過對信號提取與分析，能定性的表征出