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玻璃基片和石英试杆对磁光薄膜居里温度测量的影响及其消除方法

玻璃基片和石英试杆对磁光薄膜居里温度测量的影响及其消除方法 2011年12月09日 来源： 1　引言　　在磁光薄膜居里温度的测量中，由于薄膜太薄，其磁化强度信号很弱，以至于可与石英试杆和玻璃基片的磁化强度信号相比。若不消除石英试杆和玻璃基片的影响，则会对薄膜居里温度的确定导致很大的误差。　　设实际测量得到的饱和磁化强度为M，它实际上包含薄膜的饱和磁化强度Msf、石英试杆和玻璃基片在与之相同的外加磁场下的磁化强度Mg，即M＝Msf＋Mg＋ε （1）其中ε为其它因素的影响或称为误差。假设M2～T的实测图形如图1所示，且假定Mg（T）为常数，在图中由一条水平虚线表示，然后，沿M2～T曲线最大负斜率的边沿作一条直线（虚线表示），与横轴的交点设为Tc2，与水平虚线的交点所对应的横坐标设为Tc1，而且两线的夹角设为α，由此可得tgα=Mg2/Tc1-Tc2当Mg越大，tgα越小，则Tc2与Tc1差别越大。因此，消除M中非薄膜成分的磁化强度是准确确定薄膜居里温度的关键。2　石英试杆、玻璃基片磁化强度影响的消除方法　　　　对于磁光记录薄膜，如果（1）式成立，则磁光薄膜的Msf～T曲线可以由（1）式确定，即　　 Msf＝M－Mg－ε （3）为了验证（1）式的成立，利用VSM在同样的条件下做两项测量：（1）测量石英试杆、玻璃基片的Mg～T曲线；（2）测量载有薄膜时的M～T曲线。其结果如图2所示，比较两者发现：石英试杆和玻璃基片的磁化强度Mg与M是可比较的，即M主要包含的是Msf和Mg，（1）式的假设是成立的。依据（3）式的关系给出下面三种消除的方法。　　方法一：在VSM测量中，首先测量载有薄膜时的M～T曲线，然后，用酸洗去玻璃基片上的薄膜，再利用VSM在同样的取样点上测量玻璃基片及石英试杆的Mg～T曲线，根据（2）式获得Msf的近似曲线。这一过程的结果如图2所示。实际测量得到的Mg～T不是一条水平直线，也会因玻璃基片的差异而不同。这种方法相对而言更合理、更精确。但它的不足是二次安装所造成的误差同样反映在曲线之中；另外，若酸洗后还有残留物，则仍会对测量带来不可忽视的误差；最后，整个测量过程所花的时间也太长。　　　　方法二：从图2可知，Mg～T是一个曲率变化非常小的曲线段，可以用一条直线很好地逼近它，甚至可以用一条水平直线在一段温度区域内逼近它。若采用后一种逼近方法，则可以取Mg～T的均值方法确定水平直线，即 若一盒玻璃基片中，它们的Mg～T曲线差别不大，则只需测取其中的一片。采用这种近似方法，可以避免大量繁重的测量石英试杆和玻璃基片的工作，但当玻璃基片的个性差异比较大时，这种简单方法引起的误差也比较大，而且其方差也大。所以它仅适合于玻璃基片个性差异不大，且在Mg～T曲线随T变化不大的一段温度区域内。 方法三：对于一类垂直磁化薄膜，因为具有较好的矩形度，则有Mrf≌Msf于在外磁场H＝0时，石英试杆、玻璃基片的剩磁Mgr＝0，所以可由Mrf～T作为Msf的一种估计。操作方法：在任何一个温度点上，先将薄膜样品置于所设置的外磁场下，然后，将外磁场减至零，读此时的剩磁Mrf。显然，这种方法在测量上避开了石英试杆、玻璃基片的影响，但它的估计误差的大小主要取决于被测薄膜的矩形比ρ＝Mrf／Msf。当矩形比ρ不随温度T变化时，也可运用此方法确定居里温度。3　实际应用　　以TbFeCo构成的存储层为例，分别用三种方法消除石英试杆、玻璃基片的磁化强度，并确定该层薄膜的居里温度。用VSM测量分别获得M～T、Mg～T、Mrf～T的数据见表1。并且，根据居里温度的第一种确定方法，分别采用上述三种消除石英试杆、玻璃基片磁化强度影响的方法，其结果如图3所示，由第一种方法处理后所确定的居里温度为206℃，由第二种方法处理后所确定的居里温度为200℃，由第三种方法处理后确定的居里温度为204℃。结果表明三种方法处理后所确定的居里温度Tc相对偏差小于5％。　　因此，三种消除石英试杆和玻璃基片影响的方法，在满足各自应用的前提条件下，第三种方法最简单、最快，其次是第二种方法，而第一种方法虽然最繁最费时，但最可靠。 　参考文献： ［1］　Lee ZY，Miao X S，Zhu P，et al．Magneto－opticalRecording Properties of SmCoDy Amorphous Films with Perpendicular Anis

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