张浩然

摘要：用微磁学模拟FePt（30 nm）磁晶各向异性Ku的变化分析矫顽力的变化，与曾实验得到生长温度为700℃用磁控溅射法在MgO（001）基片上生长FePt薄膜对比，得到磁晶各向异性参数Ku。

关键词：L10-FePt；矫顽力；磁晶各向异性参数Ku；微磁学模拟

FePt[1]，CoPt[2]和FePd[3]等有序相（面心四方，L10相）合金材料，在交换耦合纳米磁体中，具有高单轴磁晶各向异性（Ku），并且对于高密度数据存储有潜在的应用。这些合金有大的磁晶各向异性（Ku ～1.77×107-6.70×107 erg/cm3，1erg = 10-7 J），以致于呈現出特殊的性质：即超小纳米粒子的阻断温度（TB）高于室温[4]。在这几种材料中，L10-FePt和L10-FePd合金是化学有序的，并且显示出高的磁晶各向异性（Ku）和大的矫顽力（HC）。而L10-FePt合金的磁能积（BH）max达到了13 MGOe，成为高密度磁存储应用的良好候选材料[5]。

1 微磁学仿真方法

微磁学模拟（OOMMF）就基于Gilbert提出了LLG方程为理论依据进行模拟的。模拟样品的尺寸分别为300 nm×300 nm×（5，30）nm；300 nm×300 nm×（3 nm/27 nm，网格尺寸为5 nm×5 nm×1 nm。硬磁的磁晶各向异性轴和饱和磁化强度的方向都垂直膜面。L10-FePt模拟参数：磁化强度M：ML10-FePt约为105 A/m；交换耦合常数A：AA1-FePt，Aex约为10-11 J/m[6]；磁晶各向异性参数Ku：K L10-FePt=1～5×106 J/m3。

3 结果与讨论

图1是FePt（30 nm，Ku）经微磁学模拟不同Ku值的磁滞回线。L10-FePt的易轴为[001]方向，模拟只考虑[001]方向的磁化曲线。Ku = 1.0×106J/m3、1.5×106 J/m3和2.0×106 J/m3时，矫顽力分别为Hc =15.18 kOe、25.51 kOe和35. 84 kOe。磁晶各向异性能Ku的增加，矫顽力增大。实验得到FePt（001）（30 nm）薄膜在不同温度进行热处理后的磁滞回线[7]。热处理温度Ta = 500℃，磁化曲线近似呈方形，其主要原因是因为退磁场不一样造成的。沿面内方向磁化，退磁因子N ≈ 0。而沿垂直方向磁化，N ≈ 1，= -NM。沿面内方向磁化，磁化曲线也有面积，可能原因是薄膜内还存在软磁相造成的（两相晶格常数有差异，使得膜内存在畸变）。……