傳(chuan) 統的磁光薄膜通常是通過x射線光刻和離子束蝕刻來製作的，在薄膜上可以獲得規則的微米大小的區域。在此過程中經常得到垂直的易磁化軸。然而，這種特殊的磁化方向也取決(jue) 於(yu) 材料成分。
傳(chuan) 統磁光薄膜的特性
為(wei) 了在薄膜上獲得分離良好的磁性區域，在X射線光刻過程中使用掩膜，如圖1所示，然後通過離子束蝕刻去除薄膜的未保護部分。由於(yu) 需要確保垂直磁化方向，因此需要進行MOKE測量以檢查薄膜的質量。這種磁性表征是可能的，因為(wei) 這些薄膜的磁化方向對光偏振方向有很強的依賴性，並且薄膜與(yu) 背景反射率的比例很高。其他互補的表征技術，如反射高能電子衍射，通過指示外延生長，提供了對薄膜光學質量的進一步了解。x射線衍射研究表明材料是否具有晶體(ti) 織構，因為(wei) 通常需要具有高度織構且易於(yu) 磁化軸垂直於(yu) 薄膜的材料(圖2)。
圖1
圖2
在這一點上，應該強調的是，傳(chuan) 統磁光薄膜的磁性是連續的，而其他磁性薄膜，如傳(chuan) 統磁性記錄磁帶中使用的磁性薄膜，由於(yu) 交換耦合，形成位的磁性顆粒彼此分離。因此，傳(chuan) 統的磁光薄膜允許更高的存儲(chu) 密度，在薄膜上封裝更多的比特。例如，在磁光記錄的黃金年代，磁光盤薄膜上的數據存儲(chu) 標記由由約8 nm的磁壁隔開的磁疇組成，其中標記寬度約為(wei) 170 nm，典型麵密度為(wei) 100 Gbits/in2。磁光薄膜的另一個(ge) 優(you) 點是，它們(men) 具有更好的熱穩定性，傳(chuan) 統的磁記錄磁帶由於(yu) 在熱激活下自發發生的單疇粒子的磁化逆轉而存在熱穩定性問題。因此，使用磁光介質的好處在於(yu) ，壁運動的能壘是熱激活能kT的320倍，這意味著磁光介質中磁壁的熱穩定性高於(yu) 具有垂直磁化膜的傳(chuan) 統磁帶。
盡管有這些優(you) 點，但人們(men) 注意到，傳(chuan) 統磁光材料存在一些固有的問題，這些問題阻礙了它們(men) 在過去幾十年乃至今天的繼續使用。例如，人們(men) 注意到，在熱磁寫(xie) 入過程中，當一個(ge) 域被寫(xie) 入時，似乎會(hui) 發生結構相變。當這種情況發生時，薄膜的局部寫(xie) 入區從(cong) 具有較大磁光效應的低溫相轉變為(wei) 具有弱磁光效應的淬火高溫相(圖3)。不幸的是，這種亞(ya) 穩猝滅過程在幾個(ge) 讀/寫(xie) 周期後導致磁光信號顯著下降。因此，為(wei) 了避免結構過渡到高溫相，需要更多的熱力學穩定的磁光材料。例如，通過將高磁光活性材料(如MnBi)與(yu) 熱力學穩定的化合物(如MnSb)結合，可以獲得優(you) 越的磁光性能。因此，對MnBi1-xSbx，0≤x≤0.4，表明隻有Mn含量超過50%的化合物才表現出良好的磁光性能，這強調了將這種特殊元素作為(wei) 混合物的一部分的重要性。另一方麵，為(wei) 了獲得垂直各向異性和大於(yu) 0.5°的Kerr旋轉角，必須保持Sb濃度較低，4-8%的底物依賴性。
MnBi - MnSb體(ti) 係融合了MnBi的垂直各向異性，因此具有相當高的Kerr效應，而MnSb的熱力學穩定性幸運的是沒有經曆結構轉變到高溫相。這兩(liang) 種鐵磁性化合物的結構相似性使得它們(men) 在多晶體(ti) 或薄膜樣品中都能很好地結合。所獲得的樣品是多晶還是外延生長在很大程度上取決(jue) 於(yu) 襯底的選擇;然而，它們(men) 的磁光特性主要是由具有垂直定向磁化的能力決(jue) 定的。另一方麵，磁性材料的矯頑力與(yu) 襯底的選擇以及薄膜的微觀結構細節有很強的依賴性。多年來，許多實驗室對合金的結構、磁性和磁光特性進行了係統的研究，以獲得較佳化合物。此外，隨著製造技術的改進，例如濺射沉積，分散在聚合物基質中的特殊性質顆粒被獲得，為(wei) 新型磁光材料鋪平了道路，使其與(yu) 傳(chuan) 統的薄膜方法保持距離。對傳(chuan) 統磁光合金的改進，以及目前新型和增強型磁光材料的一些研究成果通常以納米級粒子的形式出現。
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