材料性能學(xué)：9-4-磁性-磁記錄材料

1、磁光效應(yīng)材料與記錄原理磁盤由在圓盤狀基表面附著磁記錄介質(zhì)層構(gòu)成。由于其高存儲容量、隨機存取容易、迅速等優(yōu)點，已成為數(shù)字式記錄、存儲媒體的主要形式。記錄密度與激光波長的關(guān)系：激光光斑直徑與波長的關(guān)系：D約與波長成正比。各種磁盤的結(jié)構(gòu)示意圖基板鋁合金（Mg_Al)（1-2mm)磁性層（磁性粉、粘結(jié)劑、添加劑） 潤滑劑硬盤碳保護膜磁性膜（CoCr(Ta)）基板鋁合金Ti電鍍NiFe膜垂直磁性膜硬盤通常采用各種濺射法，一般情況下還夾有一層Cr基地層基板鋁合金SiO2保護膜電鍍磁性層(CoNiP)NiP電鍍磁性膜硬盤基板(如PET)基板(可撓性）(如PET)基板(如PET)磁性層（磁性粉、粘結(jié)劑、添加劑

2、）軟盤（涂布型軟盤）磁性層(CoNi(O)磁性層(CoNi(O)Ti膜傾斜蒸鍍可撓性軟盤（薄膜性磁盤）準二層膜垂直記錄可撓性軟盤（薄膜性磁盤）磁記錄介質(zhì)：涂布型薄膜型垂直記錄型順序發(fā)展。采用電鍍、蒸鍍、濺射等方法。磁性材料需要有大的磁各向異性微結(jié)構(gòu)，需要Co合金膜沿特定方位生長，為此需要Cr打底層。磁光效應(yīng)材料光盤磁光盤以光熱磁原理進行記錄、再生、屬于可擦除重寫型光存儲器，即可通過光熱磁，將不必要的信息擦除，并改寫為必要的信息，目前所用的材料主要為锝(Tb)、鐵、鈷等構(gòu)成的非晶態(tài)合金膜。（向多層膜方向發(fā)展）光磁記錄具有下述特征：（1）記錄密度高（107-1010bit/cm2)（2）可擦除重寫

3、（3）非接觸式，從而可靠性高（4）隨機寸?。?）光盤可自動裝卸；（6）可用于多道記錄及全息照相存儲光磁記錄的原理磁光效應(yīng)是基于光與物質(zhì)的磁化（或磁場）相互作用，而使光學(xué)參數(shù)發(fā)生變化的現(xiàn)象。光盤記錄膜氣體激光器半導(dǎo)體激光器光調(diào)制器透鏡光束分離器光檢出器隨機反射鏡聚焦透鏡記錄時，利用激光的高能量，再生（讀取）時，利用激光反射信號的檢出（克爾效應(yīng)）記錄與再生的原理：記錄介質(zhì)采用較大的矯玩力垂直磁化膜垂直磁化膜記錄位bit記錄或?qū)懭敕绞接校壕永餃囟葘懭牒脱a償溫度寫入。弱磁場：使記錄位磁化反轉(zhuǎn)居里溫度寫入：磁性膜中需要記錄的部分被激光照射加熱，溫度上升到Tc以上，該部分變?yōu)榉谴判?，在其冷卻過程中，受其周

4、圍基體反磁場作用，會發(fā)生磁化反轉(zhuǎn)。如果通過線圈或永磁體外加磁場，則可實現(xiàn)磁化的完全反轉(zhuǎn)。補償溫度寫入：鐵磁體垂直磁化膜的磁補償溫度應(yīng)在室溫附近。當這種鐵磁體被激光加熱到較高溫度，該溫度下對應(yīng)的矯玩力比室溫時的矯玩力要低的多，這樣，在較弱的外磁場下即可容易地實現(xiàn)磁化反轉(zhuǎn)。讀出或再生原理：利用克爾效應(yīng)或法拉第效應(yīng)讀出。讀出時激光不能使記錄介質(zhì)過熱，其加熱功率要比記錄時的功率低。光電二極管 光盤的剖面圖光磁記錄介質(zhì)應(yīng)具備的特性：（1）滿足垂直磁化的的條件（2）作為能穩(wěn)定的保持微小磁疇結(jié)構(gòu)的條件（3）再生靈敏度高（4）記錄靈敏度高（5）低噪音（6）化學(xué)、結(jié)構(gòu)等穩(wěn)定（7）便于大面積均質(zhì)成膜TbFeCo磁

5、光材料具有下列優(yōu)勢：（1）在近紅外能長期使用（2）可容易垂直磁化（3）非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，可避免晶界等造成的再生噪音（4）居里溫度200度，與半導(dǎo)體激光功率可良好的對應(yīng)。采用多層膜用以提高旋轉(zhuǎn)角基板保護層 SiO,ZnS記錄層Tb-Fe-Co玻璃成分B2O3BaO+BaO,Fe2O3（Ba鐵氧體成分）+CoO,TiO2（矯玩力調(diào)整）熔融急冷凝固Ba鐵氧體薄片結(jié)晶化Ba鐵氧體磁性粉下一代光磁記錄材料為提高高記錄密度，采用短波長光，重點集中在在短波長區(qū)具有較大克爾旋轉(zhuǎn)角的材料，主要為含有Nd及Pr的非晶態(tài)稀土(R)-Fe-Co合金膜、Bi置換磁性石榴石、Pt/Co多層膜（超晶格膜，磁性與非磁性界面效應(yīng)，可

6、以開發(fā)出新的性能和功能）超高密度信息記錄的新技術(shù)：激光技術(shù)透鏡聚焦超納米加工及分析測試技術(shù)：掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)、磁力顯微鏡(MFM)等采用可提高寫入和讀取密度的磁超分辨技術(shù)和磁疇擴大再生技術(shù)。短波長用法拉第旋轉(zhuǎn)器件用材料：含Tb的順磁性玻璃、含Pb的反磁性玻璃，含Eu的順磁性玻璃,Tb3Ga5O12,Tb3Al5O12,Cd0.55Mn0.45Te,CdMnHgTe光盤存儲材料光存儲技術(shù)的發(fā)展：以光為筆，以感光片為紙的照片；以光為探頭，以膠卷為長卷的電影、電視等，這些光存儲的中大多采用的是可見光，多用化學(xué)物質(zhì)的感光技術(shù)。而光盤存儲是現(xiàn)代的高科技光電子技術(shù)，光盤上信

7、息的寫入與讀出都是利用半導(dǎo)體激光器、探測器來完成。類別材料應(yīng)用只讀光盤：CD、VCD基片：有機玻璃類(PMMA)或聚酸碳酯光學(xué)膜：光聚合物+染料類光敏有機材料可擦寫光盤CD-R、CD-RAM、DVD-RAM、MOD基片材料同上光學(xué)膜：（1）結(jié)晶態(tài)或非結(jié)晶態(tài)光學(xué)相變材料（2）磁光材料除了只讀光盤的應(yīng)用外，還可用于高清晰度電視，特別適合于計算機的大容量存儲，不會受病毒干擾而自動刪除，便利隨機保存信息資料。光盤存儲的密度：光盤存儲可以是二維的面存儲，也可以是三維的立體存儲，存儲密度依賴于寫入信息的激光波長。面存儲密度同波長的平方成反比。采用可見光作寫入的光盤信息密度為107-108b/cm2，因此現(xiàn)

8、在大力發(fā)展藍光激光器。體存儲密度與波長的三次方成反比。光盤存儲的原理：留聲機是以金屬唱針為探頭，以唱片為基質(zhì)，利用唱針在旋轉(zhuǎn)的唱片上刻下不同劃痕的紋路記錄下聲音，然后放唱片時，唱針在這些刻槽紋路上同唱片摩擦，提取記錄下的信號，經(jīng)放大后還原成能聽到的聲音。光盤與之相似。其所用探針為半導(dǎo)體激光器發(fā)出的一束激光，唱片為對光敏感的光盤。聲像等原始信息取樣編號（編制成“0”，1的數(shù)碼）半導(dǎo)體激光器調(diào)制激光信號（光脈沖數(shù)碼信號，即所謂的光筆）光盤光敏材料（用光筆寫下脈沖數(shù)碼文字）刻制光盤半導(dǎo)體激光器光盤半導(dǎo)體探測器光電信號放大解碼處理器復(fù)還聲像等信息燒坑寫入方式：即將帶有調(diào)制信號的很強的激光聚焦在光盤上，

9、將光盤表面燒出一連串長短不同的坑，制成帶有大量信息的母盤。將母盤進行一系列的工藝處理之后，制成壓模，再利用壓制工藝技術(shù)制成大量的光盤產(chǎn)品。利用光敏的相變、光折射、光致偏振等物理效應(yīng)來完成錄制工作。在許多光抿材料中，光會引起相位、折射率、偏振狀態(tài)的變化。將調(diào)制好的激光粟照射到這些材料上，就會留下光強的強弱、有無、長短和偏振角度旋轉(zhuǎn)等信息，也就是記錄下音像等信號。利用這類方式記錄的信息，可以利用一束沒有調(diào)制信號的強光將所有信號抹去。激光束的斑點大小決定了光盤存儲密度功能材料作為信息存儲材料的主要條件是（1）當外界微擾P調(diào)節(jié)到達一定的臨界值Pc時，體系或分子可以從一種狀態(tài)到達另一種狀態(tài)；（2）當外界微擾P分別處在從小到大高于Pc和從大到小低于Pc時，功能體系的性質(zhì)應(yīng)有不同的數(shù)值（即具有滯后效應(yīng)），這種與樣品狀態(tài)歷史有關(guān)的現(xiàn)象就起著記憶功能；（3）功能體系在著兩種狀態(tài)之間的過度必須很明顯，并且被很靈敏的檢測。磁場強度對磁感應(yīng)強度的磁滯回線顯示，在小的固定的磁場強度Ho下，用激光進行局部加熱，使其磁性質(zhì)發(fā)生從鐵磁性到順磁性的熱相變逆轉(zhuǎn)，則在光盤中形成一種磁性區(qū)域處在相反磁性的背景中這就達到了寫入的目的。然后再利用克爾磁光效應(yīng)（在磁化表面兩側(cè)