金属间化合物L10结构FePt合金具有极高的磁各向异性能,在2纳米时FePt有序合金仍具有相当的热稳定性,用该材料制造磁记录设备能降低磁开关单元体积,提高磁记录密度,是极具潜力的超高密度磁记录硬盘材料。然而,溅射沉积过程制备这种材料时,必须对基片进行加热和高温热处理。这种高温热处理过程导致晶粒长大,对制备超高磁记录介质非常不利,必须降低有序化温度。研究报导表明在基片上沉积过渡缓冲层,或者添加第三
磁性L10FePt合金薄膜具有极高的磁晶各向异性能成为新一代超高磁记录密度材料的首选材料。常规制备是通过磁控溅射或外延生长等方式沉积形成软磁无序面心结构薄膜,通过有序化手段使薄膜转变成硬磁有序L10结构,得到适用的磁性薄膜。通常有序温度约在600℃,但在该温度有序化会导致薄膜中晶粒长大,降低磁记录的密度和存储信号的信噪比。实验上已有多种手段来降低这个过程的有序化温度,如单原子层沉积,掺杂第三元素,离子幅照,控制合金成分,增加缓冲层可覆盖层等方法,但理论上对有序化机制的研究并不多。本项目从第一性原理和分子动力学方法出发,得到L10FePt合金的结构缺陷为反位置缺陷。Cu在FePt合金中占据Fe子晶格位置。富Fe合金成分有利于降低有序化温度。掺杂Cu 12.5at.%有序化温度也降低了160K。FePt的饱和磁矩为1068emu/cc,随Fe含量增加,饱和磁矩也增加。掺杂Cu含量的增加,合金的饱和磁矩降低。项目研究初步结果为控制合金成分形成富Fe合金或掺杂第三元素Cu都有利于有序化过程,其机制主要由于点缺陷或掺杂Cu导致合金系统能量升高,增强了有序化过程的相变驱动力。