1、電子信息材料報告姓名 ： 學(xué)號 ： 班級 ： 磁記錄與磁存儲材料摘要：本文主要介紹磁記錄材料的定義、物理機(jī)械性能、分類、制造工藝、記錄形式、應(yīng)用、發(fā)展趨勢及磁存儲材料的定義、磁性能與顆粒尺寸的關(guān)系、磁存儲的狀態(tài)、進(jìn)展。關(guān)鍵詞：磁記錄材料、磁存儲材料磁記錄材料是指，利用磁特性和磁效應(yīng)輸入（寫入）、記錄、存儲和輸出（讀出）聲音、圖像、數(shù)字等信息的磁性材料。分為磁記錄介質(zhì)材料和磁頭材料。前者主要完成信息的記錄和存儲功能，后者主要完成信息的寫入和讀出功能。磁記錄材料的物理機(jī)械性能主要有：剩余磁感應(yīng)強度Br，指材料達(dá)到飽和磁化，然后取消磁化場強所殘留的磁感應(yīng)強度，簡稱剩磁。Br高，材料的靈敏度高，輸出信

2、號大。矯頑力Hc，指消除材料剩磁所需要的磁場強度，Hc越高，越有利于高頻記錄，以消磁不困難為限。矩形比，指最大剩余磁感應(yīng)強度Brm與飽和磁感應(yīng)強度Bm的比值，即Brm/Bm，它表明材料的矩形性。比值大，可望獲得寬頻響的記錄。再次是電性能，其指標(biāo)依據(jù)應(yīng)用場合而異。聲頻記錄的電性能指標(biāo)有最佳偏磁、靈敏度、頻響、失真率、信噪比、最大輸出電平、復(fù)印效應(yīng)、消磁程度等。磁記錄材料按形態(tài)分為顆粒狀和連續(xù)薄膜材料兩類，按性質(zhì)又分為金屬材料和非金屬材料。廣泛使用的磁記錄介質(zhì)是-Fe2O3系材料，此外還有CrO2系、Fe-Co系和 Co-Cr系材料等。磁頭材料主要有Mn-Zn系和Ni-Zn系鐵氧體 、Fe-Al系

3、、Ni-Fe-Nb系及Fe-Al-Si系合金材料等。磁記錄材料的制造主要分為兩種：一是將磁漿（主要成分是磁粉、粘合劑、各種添加劑和有機(jī)溶劑等）均勻涂布在聚酯或金屬支持體上，制成涂布型不連續(xù)材料，又稱涂布型薄膜材料。這是一類產(chǎn)量最大、用途最廣、技術(shù)最成熟的磁記錄材料，如錄音磁帶、錄像磁帶等。二是將磁性材料用真空鍍膜技術(shù)直接蒸鍍在支持體上制成的薄膜連續(xù)材料，又稱連續(xù)薄膜材料，如80年代初出現(xiàn)的微型鍍膜磁帶。磁記錄材料的記錄形式分為縱向、橫向和垂直記錄三種?？v向磁記錄材料，記錄在磁層表面上的信號磁化方向與記錄材料運動方向一致，如錄音磁帶等。橫向磁記錄材料，記錄在磁層表面上的信號磁化方向與記錄材料運動

4、方向垂直或接近于垂直，如錄像磁帶等。垂直磁記錄材料，記錄在磁層表面上的信號磁化方向與記錄材料表面垂直，如磁光盤等。在物理學(xué)中將這些產(chǎn)品稱為磁記錄介質(zhì)（只認(rèn)為磁粉是磁記錄材料）。在這些產(chǎn)品的消費結(jié)構(gòu)中，以錄音磁帶所占的比例最大（見表）。磁記錄具有記錄密度高，穩(wěn)定可靠，可反復(fù)使用，時間基準(zhǔn)可變，可記錄的頻率范圍寬，信息寫入、讀出速度快等特點。廣泛應(yīng)用于廣播、 電影、 電視、教育、醫(yī)療、自動控制、地質(zhì)勘探、電子計算技術(shù)、軍事、航天及日常生活等方面。磁記錄材料發(fā)展到現(xiàn)在，記錄波長從最初的1000m 縮短到1m 以下，Hc從102Oe提高到103Oe以上，使用最廣泛的材料有氧化物磁粉（主要有-Fe2O3

5、、CrO2和包鈷磁粉）和合金磁粉。近20年來，主要從以下三個途徑提高材料性能以滿足高密度記錄要求：尋求提高磁各向異性，如采用超微粒、高軸比的針狀磁粉，CrO2和包鈷磁粉以及Hc1000Oe的合金磁粉等新材料。減薄磁層和改進(jìn)涂布技術(shù)，提高Hc，實現(xiàn)高密度記錄。常采用除去氧和省去粘合劑兩種辦法。前者是以金屬粉取代氧化物，后者是做成薄膜。合金薄膜是這兩種方法并用的結(jié)果。從記錄原理和記錄模式上作根本的改進(jìn)。目前，通用的縱向記錄當(dāng)密度增高時，所產(chǎn)生的退磁場能使信號減小，并產(chǎn)生垂直分量，通過提高Hc和減薄磁層的方法雖可克服這一缺點，但有一定的限度。因此出現(xiàn)了垂直記錄材料，它所產(chǎn)生的退磁場，隨著密度的增加反

6、而趨向于零。并且垂直記錄不需很高的Hc和很薄的材料。有效地克服了縱向記錄在高密度記錄時的致命弱點。垂直記錄要求材料具有垂直磁層表面的單軸各向異性。1975年以來，日本巖畸俊一研制成功的 Co-Cr垂直膜及以后的Co-Cr和Ni-Fe雙層膜，都是能適應(yīng)垂直記錄的新型材料。1977年巖畸俊一公布了線密度高達(dá)每厘米7.9千位（每英寸20千位）的成果，而硬盤的線密度至今才不過每厘米 5.9千位（每英寸15千位）。日本東芝公司已制造出8.9cm(3.5in）垂直軟磁盤，最近還開發(fā)了鋇鐵氧體垂直磁化錄像磁帶，所用磁粉為六角板狀鋇鐵氧體超微粒子，記錄密度比普通錄像帶高2倍，特別在短波長記錄方面，其特性比金屬

7、磁帶更為優(yōu)良。垂直磁記錄及新型的垂直磁記錄材料在今后的高密度記錄中將有廣闊的發(fā)展前景。磁存儲材料是指利用矩形磁滯回線或磁矩的變化來存儲信息的一類磁性材料。磁性材料的特點是對外加磁場特別敏感、磁化強度M大。目前被廣泛使用的磁記錄介質(zhì)是顆粒制成的，它是由磁粉、少量添加劑和非磁性膠黏劑等形成的磁漿涂布與聚酯薄膜（又稱滌綸基體）上制成的。磁粉特性和尺寸等因素對 磁存儲介質(zhì)的特性有重要影響，其主要參數(shù)有磁粉的本征矯頑力、飽和磁化強度、磁粉顆粒的形狀和尺寸、磁粉的易磁化方向、磁粉結(jié)晶的完整性。磁存儲介質(zhì)要求磁粉必須控制磁層厚度、剩余磁感強度、磁層的表面光潔度和均勻性、矯頑力。對于鐵磁晶體來說，當(dāng)顆粒尺寸縮

8、小到某一值時，整個晶體以一個單疇結(jié)構(gòu)你在，此時能量最低，這個尺寸被成為臨界尺寸。當(dāng)顆粒大于臨界尺寸是，晶體包含多個疇，小于臨界尺寸時則以單疇結(jié)構(gòu)存在，所以臨界尺寸是鐵磁體成為單疇結(jié)構(gòu)的最大尺寸。不同材料因其磁性不同，臨界尺寸也不同。要提高磁信息存儲容量，就必須不斷減小用于記錄信息的磁性顆粒的尺寸，但當(dāng)尺寸減小到一定程度時，超順磁效應(yīng)就會影響到記錄的磁信息的穩(wěn)定性，所以必須開發(fā)新型高密度磁記錄技術(shù)。通常情況下磁化狀態(tài)是很穩(wěn)定的，但在超高密度記錄條件下，狀態(tài)的穩(wěn)定性會出現(xiàn)問題。主要有：一是提高記錄密度，需保證足夠高的信噪比sNR。信噪比sNR正比于N (N為每一記錄位內(nèi)的晶粒數(shù))，反比于Mrt(M

9、rt為面磁矩，其中Mr為介質(zhì)剩余磁化強度，t為介質(zhì)磁層厚度)。確保足夠高的SNR，除降低Mr和t外，還要求足夠數(shù)量的N，這就要求減小晶粒尺寸。而根據(jù)磁記錄理論，晶粒尺寸小到一定程度，就會出現(xiàn)超順磁現(xiàn)象(分子熱運動干擾增強，改變集合體的磁矩取向，導(dǎo)致信息丟失)。因此對磁記錄介質(zhì)而言，存在著一定的超順磁極限(或記錄密度極限)。根據(jù)Arrhenius。Neel定律，晶粒的熱衰減時間為： T=109exp(KuV/KT)。式中Ku和v分別為晶粒的單軸各向異性常數(shù)和晶粒的體積，K為波爾茲曼常數(shù)，T為溫度。KuV/KT稱之為能壘或穩(wěn)定性常數(shù)。為了保證介質(zhì)中晶粒磁化狀態(tài)的穩(wěn)定性，一般地T1 09S。若取室溫

10、T=300K，介質(zhì)的磁各向異性常數(shù)為105J/m3，得到最小晶粒尺寸D約等于10nm，記錄位的最小尺寸約100nm，記錄密度上限約65Gb/in2。二是提高記錄密度，需設(shè)法減小退磁場。根據(jù)磁性過渡理論，在相鄰兩反向磁化疇的界面會形成一定的磁化分布，這種分布會使過渡區(qū)內(nèi)的介質(zhì)退磁，即產(chǎn)生退磁場。記錄密度越高，記錄波長越短，記錄位的退磁場越強，記錄信號越不穩(wěn)定。退磁場公式為HdMrt/Hc(Mrt為面磁矩，Mr為介質(zhì)剩余磁化強度，t為介質(zhì)磁層厚度，Hc為介質(zhì)的矯頑力)。所以減小退磁場依賴于降低剩磁，減小膜厚和增大矯頑力。綜上所述，高密度縱向磁記錄介質(zhì)的設(shè)計必須兼顧退磁場，信噪比和穩(wěn)定性等諸多方面的

11、因素。圖案化磁信息存儲介質(zhì)該技術(shù)為克服超順磁極限、提高磁記錄介質(zhì)記錄密度的一種有效途徑。在這種技術(shù)中，介質(zhì)是由非磁母體隔離的納米級島狀單疇磁性斑點陣列組成，每位信息存儲在一個單疇磁斑上，即存儲數(shù)據(jù)的信息位恰如彼此相互獨立的“點” ，這樣就減少了相互間的干擾和數(shù)據(jù)信息位損壞的危險，大大提高了記錄信息的溫度穩(wěn)定性。近年來隨著納米制造技術(shù)的發(fā)展，提出了多種制備圖案化介質(zhì)的方法，如光刻法(Lithography)，聚焦離子束法(Focused Ion Beam）等。這種技術(shù)的實施，可望將磁信息存儲密度提高到1Tb/in2以上，但目前還有一些問題需要解決。參考文獻(xiàn)：磁記錄理論伯純 復(fù)旦大學(xué)出版社信息材料 雷智 張靜全 HYPERLINK /view/884480.htm t _blank 國防工業(yè)出版社/link?url=0IoUFwkS7a8PE_RhEQ1Pp3r8sW5HA6lIZka106RNd_Cp8iIfwkpq90KpDwUML-qW0MxwuHlvlyHTpuwyejUB4Y8NFyt-yUj3ksVBlEqBcPy HYPERLINK /link?url=LHZGeZd3L4j2GrzRUCLeEHoXIUwxTNNOB6dO19ZDYzQFhaDHV