Японские ученые выяснили, что контроль температуры при нагреве ультратонких магнитных пленок улучшает их структуру и стабильность. Это поможет создавать более емкие, надежные и экономичные жесткие диски и магнитную память нового поколения.
Главное свойство таких пленок — высокая энергия магнитокристаллической анизотропии, которая достигается за счет упорядоченной кристаллической структуры типа L10, где атомы двух металлов строго чередуются слоями. Чем выше степень этого порядка, тем стабильнее магнитное состояние бита и тем меньше энергии требуется для его переключения. Однако традиционный метод получения такой структуры через высокотемпературный нагрев приводит к огрублению поверхности пленки и росту зерен, что ухудшает ее характеристики.
Ученые применили двухэтапный нагрев. Сначала пленку толщиной всего 5 нанометров осаждали на подложку из титаната стронция при относительно низкой температуре, а затем проводили финальный отжиг при 600°C. В ходе экспериментов выяснилось, что изменение температуры именно первого этапа всего на 50°C кардинально меняет конечный результат. При 150°C пленка сохраняет идеально гладкую, сплошную поверхность и высокую анизотропию, такой вариант оптимален для MRAM. При 200°C запускается процесс самоорганизации, и пленка достигает почти идеальной упорядоченности L10, но при этом в ней формируются сквозные квадратные отверстия. При 300°C структура становится грубой и островковой, что делает ее непригодной для большинства применений.
Предложенный метод позволяет целенаправленно управлять наноструктурой и магнитными свойствами, либо создавая сверхгладкие пленки для MRAM, либо используя самособирающиеся паттерны для устройств хранения данных сверхвысокой плотности. Это открывает путь к созданию магнитной памяти с еще более низким энергопотреблением и высокой плотностью записи.
Читайте также: Ученые научились менять форму ионного кристалла лазером для квантового моделирования молекул.