錳鉍加輕稀土元素的磁光薄膜介質制造技術

本發明專利技術是在ＭｎＢｉ中摻入輕稀土元素Ｒ（Ｒ＝Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ），蒸鍍時投料的配方適當，改善了介質的熱穩定性，大大增高了磁光Ｋｅｒｒ轉角θ－［Ｋ］（θ－［Ｋ］＝１．８－２．６°），并提高了介質的磁光優值θ－［Ｋ］Ｒ－［Ｋ］的值。本發明專利技術在蒸鍍時采用液氮冷卻基片的方法，使生成的晶粒細化，降低了晶界噪聲。在退火工藝中采用“步進式”退火方法，提高了樣品性能地均勻性。該發明專利技術是用作磁光存儲技術中磁光盤片的介質和用于磁光技術中的各種磁光器件的金屬薄膜介質。（*該技術在2010年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于物理磁光材料類，它是用作磁光存儲技術中磁光盤片的介質和用作磁光技術中的各種磁光器件的金屬薄膜介質。與之類似的材料有MnBiAlSi和MnBi加過渡合金薄膜。例如MnBiAlSi薄膜已發表的最大磁光Kerr轉角θK＝2.0°。本專利技術的主要目的是要進一步提高介質的磁光伏值 (R反為介質的反射系數)。本專利技術的主要技術要點是在傳統的真空蒸鍍制備MnBi薄膜的基礎上，添加輕稀土元素R(R＝La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd)，并采用冷卻基片的方法和適當的熱處理工藝，制成一系列新型的MnBiR薄膜。它的熱穩定性好，晶粒細，θK大，R反適中，該薄膜可用作磁光存儲技術中磁光盤片的介質和各種磁光器件的薄膜介質。本專利技術的具體內容及方案1、成分制膜時投料的原子比為Mn/Bi＝1.5-3.5，添加的輕稀土元素R的量為R/Bi＝0-0.4。2、制備方法將Mn、Bi和R的原料分別放入坩堝中，用真空蒸發(真空度為10-6torr)的方法，蒸鍍到玻璃基片上，基片用液氮冷卻(溫度在-196℃到室溫之間可調)，再復蓋SiOx作為保護層，然后在300-420℃的真空爐內退火3-5小時(真空度為10-5-10-6torr)。有的樣品采用了“步進式”的退火工藝，在上述溫度下退火1-2小時。用上述工藝制備的MnBiR薄膜為MnBi+MnBiR的混合晶體結構。見圖1中X光衍射譜線。本專利技術制成的薄膜的優點及效果1、純MnBi薄膜在350℃附近有相變出現，使介質的熱穩定性差，無法實用。加R元素后，不出現這種相變，改善了介質的熱穩定性。2、用一般方法制備的純MnBi薄膜的晶粒尺寸在幾微米范圍，使介質的晶界噪聲很大，無法實用。添加輕稀土元素R和蒸鍍時用液氮冷卻基片的方法制備的MnBiR薄膜的晶粒尺寸小于50納米(見圖2照片)，使晶粒大大減小，從而降低了晶界噪聲。3、用本專利技術制備的薄膜的θK很大(θK≈1.8-2.6°)，而且反射系數R反適中，R反≈0.3-0.45。如圖3和4所示。4、由MnBiR薄膜的磁滯回線表明，矩形比一般都在0.9以上，而且具有很好的垂直膜面單軸各向異性，見圖5和6。5、通過摻稀土和適當熱處理，薄膜的矯頑力Hc可以控制在2KOe到5KOe之間。6、薄膜的飽和磁化強度σS在20-50emu/g，居里點Tc在340-360℃?？傊?，由于介質的θK很大，R反適當，可以得到很大的磁光伏值 。它為目前世界上已實用的磁光介質的伏值的五倍左右，比國內外已有的文獻中報導的結果都大。例如MnBiAlSi介質的θK的最大值θK＝2.0°，PtMnSb的θK＝1.2-1.8°。因此，它是迄今已知的θK最大的單層磁光薄膜介質。還由于它的熱穩定性好，晶粒細，適用于做磁光存儲技術中的磁光盤片介質和磁光調制器件的材料。實施例采用上述本專利技術的具體內容及方案所述的配方和工藝，已經做出的小樣片(40×13mm)，其性能達到了圖1-6所示的結果。 附圖說明圖1 MnBiNd磁光薄膜的X光衍射譜線圖2 MnBiCe磁光薄膜的形貌照片(用透射電拍攝，每一厘米代表1000 尺寸大小)圖3 MnBiCe磁光薄膜的θK和R反與波長關系圖4 四種MnBiR磁光薄膜的θK與波長關系圖5 MnBiNd磁光薄膜的垂直和平行膜面的磁滯回線圖6 MnBiCe磁光薄膜的垂直膜面轉矩形曲線本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種錳鉍磁光薄膜介質，其特征在于添加輕稀土元素Ｒ，且制膜投料的原子比為Ｍｎ／Ｂｉ＝１．５－３．５。

【技術特征摘要】
1.一種錳鉍磁光薄膜介質，其特征在于添加輕稀土元素R，且制膜投料的原子比為Mn/Bi=1.5-3.5。2.按照權利要求1所述的磁光薄膜介質，其特征在于所添加的輕稀土元素R為La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，且添加的輕稀土元素R的量為R/Bi＝0-0.4。3.一種錳鉍加輕稀土元素的磁光薄膜介質的制備方法，其特征在于采用冷卻基片的方法和“步進式”的升溫方法。4.按照權利要求3所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：方瑞宜，李東鐳，劉明升，楊丹坤，戴道生，
申請(專利權)人：北京大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]