Создание устройств со сверхвысокой плотностью записи информации – актуальная проблема современной науки и техники. Одним из наиболее перспективных материалов для этой цели являются CoPt сплавы, проявляющие значительную анизотропию магнитных свойств. Однако для создания прототипов магнитной среды ось легкого намагничивания материала, сонаправленную с <001> кристаллографическим направлением кобальта, необходимо располагать перпендикулярно поверхности подложки. В настоящее время это осуществляется методом эпитаксиального роста магнитного материала на слое кристаллического MgO, напыленного на аморфную кремниевую подложку. Еще одно средство для увеличения плотности записи информации – это использование сверхплотной упаковки магнитных частиц. В качестве матрицы в настоящее время широко используется пористый оксид алюминия. Сочетание двух вышеописанных способов позволяет создать упорядоченные массивы наночаcтиц с контролируемыми магнитными свойствами.
В работе «Nanopatterned CoPt alloys with perpendicular magnetic anisotropy» немецкими учеными предложен новый подход к созданию упорядоченной магнитной среды. В качестве подложки с плотнейшей упаковкой использовался монослой SiO2 микросфер, нанесенный на твердую поверхность. Были получены образцы на основе сфер с диаметром 10, 50, 100 и 160 нм. Далее с помощью высокочастотного напыления (rf sputtering) на упорядоченною подложку наносили тонкий слой оксида магния (толщина порядка 10 нм). На подготовленную таким образом поверхность при 400 ˚С и пониженном давлении осаждали 5 нм слой сплава CoPt. На заключительном этапе образец покрывали тонким слоем платины (1 нм) для предотвращения самопроизвольного окисления.
Полученные пленки были исследованы методом рентгенофазового анализа, который подтвердил расположение оси легкого намагничивания Co перпендикулярно поверхности пленки (рис. 1а). Кривые магнитного гистерезиса (рис. 1b) показывают четкую анизотропию магнитных свойств образца. Следует отметить, что коэрцитивная сила образца практически не зависит от диаметра используемых сфер (рис. 2). Морфология пленок исследовалась с помощью сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии (рис. 3), которые подтверждают формирование упорядоченной гексагональной структуры микросфер. Однако на поперечном сколе видно, что магнитная фаза не разделена на отдельные части, а представляет собой один сплошной слой. Тем не менее, данные магнитно-силовой микроскопии (МСМ) показывают формирование доменной структуры (рис. 4). При этом границы доменов совпадают с границами между сферами, то есть над каждой наносферой образуется один магнитный домен. По мнению авторов, преимущественное образование доменной стенки именно в этом месте объясняется наличием большого числа дефектов магнитного материала на границе между соседними сферическими частицами SiO2 .
Предложенная в работе магнитная система может стать перспективной средой хранения данных и основой для устройств со сверхвысокой плотностью записи информации.
