Si x N y 應(yīng)用在硬盤磁頭保護膜上的研究
發(fā)布時間：2021-07-29 19:54
當DLC（類金剛石）薄膜的厚度低于2nm時,傳統(tǒng)的DLC/Si磁頭保護膜已經(jīng)起不到保護作用,而降低磁頭保護膜的厚度可以提高硬盤存儲密度,所以探索開發(fā)新的、性能更加優(yōu)異的磁頭保護膜成為了該領(lǐng)域的熱點。DLC/SixNy磁頭保護膜（以SixNy為基底的DLC磁頭保護膜）是對傳統(tǒng)DLC/Si磁頭保護膜的拓展和創(chuàng)新。本文首次探討將SixNy應(yīng)用在硬盤磁頭保護膜上,主要以制備的SixNy薄膜為研究對象,通過多項先進試驗方法首先研究了N2流量和偏壓對DLC/SixNy薄膜化學結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)的影響,接著著重研究了N2流量和偏壓對薄膜抗腐蝕性能、電學性能等的影響,并與傳統(tǒng)的DLC/Si磁頭保護膜的抗腐蝕性能、電學性能作比較,尋找在什么條件下可以制備出性能更加優(yōu)越的DLC/SixNy磁頭保護膜。本次研...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：86 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
磁頭/磁盤截面圖
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文圖1-3 碳膜厚度、磁空間、飛行高度與存儲密度的關(guān)系Fig.1-3 Dependence of storage density on the carbon thickness, magnetic spacing and fly height類金剛石薄膜由于其超平滑、連續(xù)致密、超化學穩(wěn)定性及表面粗糙度小于1nm而被廣泛地用于硬質(zhì)材料保護膜。在過去的30年里,類金剛石薄膜的制備多使用濺射沉積法�，F(xiàn)在情況有了轉(zhuǎn)變,為了工業(yè)上的應(yīng)用,新的沉積方法,如陰極弧沉積、等離子體沉積等,被開發(fā)出來制備超薄碳膜。這種超薄碳膜主要被用來作為讀寫磁頭和磁記錄介質(zhì)的抗腐蝕保護膜,因此這種薄膜必須在原子尺度上具有平滑、致密、連續(xù)并且無針孔缺陷等性質(zhì)。具有較高sp3鍵的無氫類金剛石膜或者具有四面體結(jié)構(gòu)的非晶碳膜,由于具有應(yīng)用所需的各項特性,如:高硬度、高耐磨性能、對于酸堿都具有高的化學穩(wěn)定性和高的原子尺度平滑性,成為讀寫磁頭和磁碟保護膜的首選薄膜材料[81,84]。由于硬盤磁頭經(jīng)常處于高速運狀態(tài)并且急開急停，減少磁頭讀寫時的摩擦磨損，對于磁頭讀寫時的關(guān)鍵部件——極尖的保護就顯得尤為重要。另一方面，為了避免空氣和潤滑劑對磁頭材料的氧化和腐蝕，以類金剛石膜來分離潤滑層和磁頭材料,這一點是非常重要的,因為Al易于催化氟化聚醚物潤滑層使其分解[31],并且有研究小組已經(jīng)注意到潤滑層壽命的終結(jié)基本上開始于潤滑層的分解。在壓應(yīng)力作用下,氟化聚醚物潤滑層會逐漸分解釋放出F元素,F元素可以與由非晶碳氫膜中分解釋放出的H元素在室溫下結(jié)合形成氫氟酸(HF)，氫氟酸便可以與碳膜下的磁頭材料反應(yīng),腐蝕極尖[85]。這樣,對類金剛石膜的首要要求便是連續(xù)致密并且含氫量盡可能少,用以提供防腐蝕保護
波（2.45GHz） 2—磁線圈 3—射頻能量源 4—壓力探測儀 5—托盤 6偏壓源（～-314V） 8—沉積室及等離子體束 9—擋板 10—諧振腔及圖2-1 ECR-CVD工藝原理示意圖Fig 2-1 Schematic of ECR plasma CVD apparatus回旋共振（ECR）等離子體是近十幾年發(fā)展起來的新技術(shù)。極，廣泛應(yīng)用于高流強的離子注入、離子刻蝕、離子束濺射改性、半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝以及離子化學等各個方面。由于ECR在工藝過程中具有對基片引入的損傷小、均勻性好、穩(wěn)定、控制等優(yōu)點，顯示出巨大的應(yīng)用價值。具體來說，ECR-CV些特點：行氣壓低 等離子體的工作氣壓一般在10-2～1Pa；量轉(zhuǎn)化率高 95%以上的微波能量可轉(zhuǎn)化為等離子體能量；藝溫度低 可以室溫下沉積，因而可以制備具有良好物理、而傳統(tǒng)輝光放電CVD的溫度則高于300℃；子能量低 一般為10～50eV，這一能量范圍內(nèi)的離子轟擊和力學性能極為重要；
【參考文獻】：
期刊論文
[1]非平衡磁控濺射類金剛石薄膜的特性[J]. 徐均琪,杭凌俠,惠迎雪. 真空科學與技術(shù)學報. 2005(02)
[2]類金剛石磁盤保護膜的性能、應(yīng)用與制備[J]. 丁萬昱,高鵬,鄧新綠,董闖,徐軍. 真空科學與技術(shù)學報. 2005(01)
[3]電化學制備CNx薄膜及其結(jié)構(gòu)表征[J]. 陳剛,閻興斌,劉惠文,徐洮. 材料科學與工程學報. 2004(05)
[4]電化學沉積DLC和CNx薄膜的微觀形貌比較[J]. 陳剛,閻興斌,劉惠文,徐洮. 電子顯微學報. 2004(04)
[5]類金剛石薄膜的光學性能的研究[J]. 梁海鋒,嚴一心. 光學儀器. 2004(02)
[6]含氮類金剛石薄膜的紫外輻照研究[J]. 劉貴昂,謝二慶,王天民. 強激光與粒子束. 2004(03)
[7]超薄類金剛石膜納米摩擦性能研究[J]. 陳曦,丁建寧,李長生,劉東平,范真,朱守星,鄧新綠,楊繼昌. 機械工程材料. 2004(02)
[8]電子回旋共振—微波等離子體化學氣相沉積法制備a-C:H（N）薄膜[J]. 李新,唐禎安,馬國佳,鄧新綠. 真空. 2003(05)
[9]電化學沉積DLC薄膜的摩擦學性能研究[J]. 閻興斌,徐洮,楊生榮,薛群基. 摩擦學學報. 2003(03)
[10]鈦合金基類金剛石梯度薄膜的生物摩擦學性能評價[J]. 張利,尹光福,鄭昌瓊,蔣書文. 功能材料. 2003(03)
本文編號：3309953
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：86 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
磁頭/磁盤截面圖
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文圖1-3 碳膜厚度、磁空間、飛行高度與存儲密度的關(guān)系Fig.1-3 Dependence of storage density on the carbon thickness, magnetic spacing and fly height類金剛石薄膜由于其超平滑、連續(xù)致密、超化學穩(wěn)定性及表面粗糙度小于1nm而被廣泛地用于硬質(zhì)材料保護膜。在過去的30年里,類金剛石薄膜的制備多使用濺射沉積法�，F(xiàn)在情況有了轉(zhuǎn)變,為了工業(yè)上的應(yīng)用,新的沉積方法,如陰極弧沉積、等離子體沉積等,被開發(fā)出來制備超薄碳膜。這種超薄碳膜主要被用來作為讀寫磁頭和磁記錄介質(zhì)的抗腐蝕保護膜,因此這種薄膜必須在原子尺度上具有平滑、致密、連續(xù)并且無針孔缺陷等性質(zhì)。具有較高sp3鍵的無氫類金剛石膜或者具有四面體結(jié)構(gòu)的非晶碳膜,由于具有應(yīng)用所需的各項特性,如:高硬度、高耐磨性能、對于酸堿都具有高的化學穩(wěn)定性和高的原子尺度平滑性,成為讀寫磁頭和磁碟保護膜的首選薄膜材料[81,84]。由于硬盤磁頭經(jīng)常處于高速運狀態(tài)并且急開急停，減少磁頭讀寫時的摩擦磨損，對于磁頭讀寫時的關(guān)鍵部件——極尖的保護就顯得尤為重要。另一方面，為了避免空氣和潤滑劑對磁頭材料的氧化和腐蝕，以類金剛石膜來分離潤滑層和磁頭材料,這一點是非常重要的,因為Al易于催化氟化聚醚物潤滑層使其分解[31],并且有研究小組已經(jīng)注意到潤滑層壽命的終結(jié)基本上開始于潤滑層的分解。在壓應(yīng)力作用下,氟化聚醚物潤滑層會逐漸分解釋放出F元素,F元素可以與由非晶碳氫膜中分解釋放出的H元素在室溫下結(jié)合形成氫氟酸(HF)，氫氟酸便可以與碳膜下的磁頭材料反應(yīng),腐蝕極尖[85]。這樣,對類金剛石膜的首要要求便是連續(xù)致密并且含氫量盡可能少,用以提供防腐蝕保護
波（2.45GHz） 2—磁線圈 3—射頻能量源 4—壓力探測儀 5—托盤 6偏壓源（～-314V） 8—沉積室及等離子體束 9—擋板 10—諧振腔及圖2-1 ECR-CVD工藝原理示意圖Fig 2-1 Schematic of ECR plasma CVD apparatus回旋共振（ECR）等離子體是近十幾年發(fā)展起來的新技術(shù)。極，廣泛應(yīng)用于高流強的離子注入、離子刻蝕、離子束濺射改性、半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝以及離子化學等各個方面。由于ECR在工藝過程中具有對基片引入的損傷小、均勻性好、穩(wěn)定、控制等優(yōu)點，顯示出巨大的應(yīng)用價值。具體來說，ECR-CV些特點：行氣壓低 等離子體的工作氣壓一般在10-2～1Pa；量轉(zhuǎn)化率高 95%以上的微波能量可轉(zhuǎn)化為等離子體能量；藝溫度低 可以室溫下沉積，因而可以制備具有良好物理、而傳統(tǒng)輝光放電CVD的溫度則高于300℃；子能量低 一般為10～50eV，這一能量范圍內(nèi)的離子轟擊和力學性能極為重要；
【參考文獻】：
期刊論文
[1]非平衡磁控濺射類金剛石薄膜的特性[J]. 徐均琪,杭凌俠,惠迎雪. 真空科學與技術(shù)學報. 2005(02)
[2]類金剛石磁盤保護膜的性能、應(yīng)用與制備[J]. 丁萬昱,高鵬,鄧新綠,董闖,徐軍. 真空科學與技術(shù)學報. 2005(01)
[3]電化學制備CNx薄膜及其結(jié)構(gòu)表征[J]. 陳剛,閻興斌,劉惠文,徐洮. 材料科學與工程學報. 2004(05)
[4]電化學沉積DLC和CNx薄膜的微觀形貌比較[J]. 陳剛,閻興斌,劉惠文,徐洮. 電子顯微學報. 2004(04)
[5]類金剛石薄膜的光學性能的研究[J]. 梁海鋒,嚴一心. 光學儀器. 2004(02)
[6]含氮類金剛石薄膜的紫外輻照研究[J]. 劉貴昂,謝二慶,王天民. 強激光與粒子束. 2004(03)
[7]超薄類金剛石膜納米摩擦性能研究[J]. 陳曦,丁建寧,李長生,劉東平,范真,朱守星,鄧新綠,楊繼昌. 機械工程材料. 2004(02)
[8]電子回旋共振—微波等離子體化學氣相沉積法制備a-C:H（N）薄膜[J]. 李新,唐禎安,馬國佳,鄧新綠. 真空. 2003(05)
[9]電化學沉積DLC薄膜的摩擦學性能研究[J]. 閻興斌,徐洮,楊生榮,薛群基. 摩擦學學報. 2003(03)
[10]鈦合金基類金剛石梯度薄膜的生物摩擦學性能評價[J]. 張利,尹光福,鄭昌瓊,蔣書文. 功能材料. 2003(03)
本文編號：3309953
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3309953.html
最近更新
教材專著
