Lorentz TEM을 이용한 $FePt/C_n(n

Abstract

현재 하드 디스크용 기록매체에서 가장 중요한 이슈는 기록 밀도를 향상시키는 것이다. 이 목적을 달성시키기 위해서는 낮은 잡음(low noise)을 갖으면서도 매체에 기록되는 정보의 최소단위인 미소자석의 크기 즉 비트(bit) 크기를 줄일 수 있는 자성 물질의 개발이 필수적이다. 현재 미소자기학 계산 결과에 의하면 100Gb/inch2 급 미디어는 극 미세화된 비트 크기(B)와 트랙의 너비(W)인 B=41nm, W=160nm를 요구하고 있다.[1,2] 그러나 비트(bit)의 크기가 작아짐에 따라 비트와 비트 사이에서, 즉 천이영역(transition region)에서 발생되는 누설자계(field)가 작아져 헤드가 이 자계를 감지할 때 노이즈(noise)가 심하게 발생된다. 이 노이즈는 주로 천이영역의 폭(a)에 관계하여 발생함으로 이를 천이노이즈(transition noise)라고 부른다. 천이노이즈는 결정립의 크기 및 William - Comstock이라는 변수(aw-s)에 의존하는데, 결정립 크기 및 aw-s를 줄이면 감소한다. 따라서 천이노이즈를 줄이기 위한 미디어 박막의 미세구조 및 자성특성은 다음과 같다. 먼저 박막의 결정립은 균일하고, 자기적으로 고립된 형태로 가능한 한 자기적 분리(magnetic decoupling)가 되도록 하여야 한다. 100Gb/inch2 이상의 초고기록 밀도 미디어로 최근 크게 주목받고 있는 박막이 FePt 박막이다. 그것은 종래의 CoCr 박막에 비해 수십배 이상 큰 Ku값을 나타내어 높은 열적 안정성을 나타낼 수 있기 때문이다.[3,4] 그러나 이 재료를 미디어로 사용하기 위해 해결해야 하는 문제점은 FePt 자성특성이 500-700 고온 열처리를 통한 상변화에 의존하는데 이때 급격한 결정립 성장이 일어난다는 것이다. 이에 따라 발생하는 가장 큰 문제는 기록특성을 결정하는 미디어의 잡음 문제이다. 자성박막의 자구(magnetic domain)크기는 미디어 잡음의 크기와 밀접한 관계가 있으며 자구 크기가 작아질수록 미디어의 잡음은 감소하여 SNR(signal-to-noise ratio :기록 신호)이 증가하는 것으로 알려지고 있다. 따라서 미디어의 기록특성을 지배하는 가장 중요한 인자는 미디어 자성박막의 자구 크기이고 이를 감소시키는 것은 매우 중요한 문제이다. 그리하여 자성특성을 이해하는데 있어서 자구구조(Magnetic domain structure)와 미세구조(Microstructure)을 연구하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 FePt 와 Carbon을 Multi-Layer로 증착하여 FePt/Cn(n=0,1,4)의다층박막을 구성한 후, 기판 온도 300C, 400C에서 In-situ 열처리를 행하여 이들 시편의 미세구조와 자구구조가 어떻게 변하는지 관찰하였다. 먼저 증착온도와 열처리 시간이 증가함에 따라 자구구조는 미세화 되었으며 이는 세가지 원인이 존재한다. 첫째, FCT 규칙구조로의 상변화로 Ku값이 증가하여 결정립간 자기적인 결합력이 약화되었기 때문이다. 둘째, Carbon은 FePt 결정립을 따라 편석되어 효과적으로 결정립을 고립시킨다. 이는 결정립 성장을 효과적으로 제어할 뿐만 아니라 FePt결정립 간의 자기적인 결합력을 약화시켜 자구구조의 미세화시킨다. 셋째. Cabon Layer가 삽입될 경우 수직이방성이 효과가 높아지기 때문이다.