Si x N y 应用在硬盘磁头保护膜上的研究
发布时间：2021-07-29 19:54
当DLC（类金刚石）薄膜的厚度低于2nm时,传统的DLC/Si磁头保护膜已经起不到保护作用,而降低磁头保护膜的厚度可以提高硬盘存储密度,所以探索开发新的、性能更加优异的磁头保护膜成为了该领域的热点。DLC/SixNy磁头保护膜（以SixNy为基底的DLC磁头保护膜）是对传统DLC/Si磁头保护膜的拓展和创新。本文首次探讨将SixNy应用在硬盘磁头保护膜上,主要以制备的SixNy薄膜为研究对象,通过多项先进试验方法首先研究了N2流量和偏压对DLC/SixNy薄膜化学结构和表面形态的影响,接着着重研究了N2流量和偏压对薄膜抗腐蚀性能、电学性能等的影响,并与传统的DLC/Si磁头保护膜的抗腐蚀性能、电学性能作比较,寻找在什么条件下可以制备出性能更加优越的DLC/SixNy磁头保护膜。本次研...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁头/磁盘截面图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文图1-3 碳膜厚度、磁空间、飞行高度与存储密度的关系Fig.1-3 Dependence of storage density on the carbon thickness, magnetic spacing and fly height类金刚石薄膜由于其超平滑、连续致密、超化学稳定性及表面粗糙度小于1nm而被广泛地用于硬质材料保护膜。在过去的30年里,类金刚石薄膜的制备多使用溅射沉积法。现在情况有了转变,为了工业上的应用,新的沉积方法,如阴极弧沉积、等离子体沉积等,被开发出来制备超薄碳膜。这种超薄碳膜主要被用来作为读写磁头和磁记录介质的抗腐蚀保护膜,因此这种薄膜必须在原子尺度上具有平滑、致密、连续并且无针孔缺陷等性质。具有较高sp3键的无氢类金刚石膜或者具有四面体结构的非晶碳膜,由于具有应用所需的各项特性,如:高硬度、高耐磨性能、对于酸碱都具有高的化学稳定性和高的原子尺度平滑性,成为读写磁头和磁碟保护膜的首选薄膜材料[81,84]。由于硬盘磁头经常处于高速运状态并且急开急停，减少磁头读写时的摩擦磨损，对于磁头读写时的关键部件——极尖的保护就显得尤为重要。另一方面，为了避免空气和润滑剂对磁头材料的氧化和腐蚀，以类金刚石膜来分离润滑层和磁头材料,这一点是非常重要的,因为Al易于催化氟化聚醚物润滑层使其分解[31],并且有研究小组已经注意到润滑层寿命的终结基本上开始于润滑层的分解。在压应力作用下,氟化聚醚物润滑层会逐渐分解释放出F元素,F元素可以与由非晶碳氢膜中分解释放出的H元素在室温下结合形成氢氟酸(HF)，氢氟酸便可以与碳膜下的磁头材料反应,腐蚀极尖[85]。这样,对类金刚石膜的首要要求便是连续致密并且含氢量尽可能少,用以提供防腐蚀保护
波（2.45GHz） 2—磁线圈 3—射频能量源 4—压力探测仪 5—托盘 6偏压源（～-314V） 8—沉积室及等离子体束 9—挡板 10—谐振腔及图2-1 ECR-CVD工艺原理示意图Fig 2-1 Schematic of ECR plasma CVD apparatus回旋共振（ECR）等离子体是近十几年发展起来的新技术。极，广泛应用于高流强的离子注入、离子刻蚀、离子束溅射改性、半导体生产工艺以及离子化学等各个方面。由于ECR在工艺过程中具有对基片引入的损伤小、均匀性好、稳定、控制等优点，显示出巨大的应用价值。具体来说，ECR-CV些特点：行气压低 等离子体的工作气压一般在10-2～1Pa；量转化率高 95%以上的微波能量可转化为等离子体能量；艺温度低 可以室温下沉积，因而可以制备具有良好物理、而传统辉光放电CVD的温度则高于300℃；子能量低 一般为10～50eV，这一能量范围内的离子轰击和力学性能极为重要；
【参考文献】：
期刊论文
[1]非平衡磁控溅射类金刚石薄膜的特性[J]. 徐均琪,杭凌侠,惠迎雪. 真空科学与技术学报. 2005(02)
[2]类金刚石磁盘保护膜的性能、应用与制备[J]. 丁万昱,高鹏,邓新绿,董闯,徐军. 真空科学与技术学报. 2005(01)
[3]电化学制备CNx薄膜及其结构表征[J]. 陈刚,阎兴斌,刘惠文,徐洮. 材料科学与工程学报. 2004(05)
[4]电化学沉积DLC和CNx薄膜的微观形貌比较[J]. 陈刚,阎兴斌,刘惠文,徐洮. 电子显微学报. 2004(04)
[5]类金刚石薄膜的光学性能的研究[J]. 梁海锋,严一心. 光学仪器. 2004(02)
[6]含氮类金刚石薄膜的紫外辐照研究[J]. 刘贵昂,谢二庆,王天民. 强激光与粒子束. 2004(03)
[7]超薄类金刚石膜纳米摩擦性能研究[J]. 陈曦,丁建宁,李长生,刘东平,范真,朱守星,邓新绿,杨继昌. 机械工程材料. 2004(02)
[8]电子回旋共振—微波等离子体化学气相沉积法制备a-C:H（N）薄膜[J]. 李新,唐祯安,马国佳,邓新绿. 真空. 2003(05)
[9]电化学沉积DLC薄膜的摩擦学性能研究[J]. 阎兴斌,徐洮,杨生荣,薛群基. 摩擦学学报. 2003(03)
[10]钛合金基类金刚石梯度薄膜的生物摩擦学性能评价[J]. 张利,尹光福,郑昌琼,蒋书文. 功能材料. 2003(03)
本文编号：3309953
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁头/磁盘截面图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文图1-3 碳膜厚度、磁空间、飞行高度与存储密度的关系Fig.1-3 Dependence of storage density on the carbon thickness, magnetic spacing and fly height类金刚石薄膜由于其超平滑、连续致密、超化学稳定性及表面粗糙度小于1nm而被广泛地用于硬质材料保护膜。在过去的30年里,类金刚石薄膜的制备多使用溅射沉积法。现在情况有了转变,为了工业上的应用,新的沉积方法,如阴极弧沉积、等离子体沉积等,被开发出来制备超薄碳膜。这种超薄碳膜主要被用来作为读写磁头和磁记录介质的抗腐蚀保护膜,因此这种薄膜必须在原子尺度上具有平滑、致密、连续并且无针孔缺陷等性质。具有较高sp3键的无氢类金刚石膜或者具有四面体结构的非晶碳膜,由于具有应用所需的各项特性,如:高硬度、高耐磨性能、对于酸碱都具有高的化学稳定性和高的原子尺度平滑性,成为读写磁头和磁碟保护膜的首选薄膜材料[81,84]。由于硬盘磁头经常处于高速运状态并且急开急停，减少磁头读写时的摩擦磨损，对于磁头读写时的关键部件——极尖的保护就显得尤为重要。另一方面，为了避免空气和润滑剂对磁头材料的氧化和腐蚀，以类金刚石膜来分离润滑层和磁头材料,这一点是非常重要的,因为Al易于催化氟化聚醚物润滑层使其分解[31],并且有研究小组已经注意到润滑层寿命的终结基本上开始于润滑层的分解。在压应力作用下,氟化聚醚物润滑层会逐渐分解释放出F元素,F元素可以与由非晶碳氢膜中分解释放出的H元素在室温下结合形成氢氟酸(HF)，氢氟酸便可以与碳膜下的磁头材料反应,腐蚀极尖[85]。这样,对类金刚石膜的首要要求便是连续致密并且含氢量尽可能少,用以提供防腐蚀保护
波（2.45GHz） 2—磁线圈 3—射频能量源 4—压力探测仪 5—托盘 6偏压源（～-314V） 8—沉积室及等离子体束 9—挡板 10—谐振腔及图2-1 ECR-CVD工艺原理示意图Fig 2-1 Schematic of ECR plasma CVD apparatus回旋共振（ECR）等离子体是近十几年发展起来的新技术。极，广泛应用于高流强的离子注入、离子刻蚀、离子束溅射改性、半导体生产工艺以及离子化学等各个方面。由于ECR在工艺过程中具有对基片引入的损伤小、均匀性好、稳定、控制等优点，显示出巨大的应用价值。具体来说，ECR-CV些特点：行气压低 等离子体的工作气压一般在10-2～1Pa；量转化率高 95%以上的微波能量可转化为等离子体能量；艺温度低 可以室温下沉积，因而可以制备具有良好物理、而传统辉光放电CVD的温度则高于300℃；子能量低 一般为10～50eV，这一能量范围内的离子轰击和力学性能极为重要；
【参考文献】：
期刊论文
[1]非平衡磁控溅射类金刚石薄膜的特性[J]. 徐均琪,杭凌侠,惠迎雪. 真空科学与技术学报. 2005(02)
[2]类金刚石磁盘保护膜的性能、应用与制备[J]. 丁万昱,高鹏,邓新绿,董闯,徐军. 真空科学与技术学报. 2005(01)
[3]电化学制备CNx薄膜及其结构表征[J]. 陈刚,阎兴斌,刘惠文,徐洮. 材料科学与工程学报. 2004(05)
[4]电化学沉积DLC和CNx薄膜的微观形貌比较[J]. 陈刚,阎兴斌,刘惠文,徐洮. 电子显微学报. 2004(04)
[5]类金刚石薄膜的光学性能的研究[J]. 梁海锋,严一心. 光学仪器. 2004(02)
[6]含氮类金刚石薄膜的紫外辐照研究[J]. 刘贵昂,谢二庆,王天民. 强激光与粒子束. 2004(03)
[7]超薄类金刚石膜纳米摩擦性能研究[J]. 陈曦,丁建宁,李长生,刘东平,范真,朱守星,邓新绿,杨继昌. 机械工程材料. 2004(02)
[8]电子回旋共振—微波等离子体化学气相沉积法制备a-C:H（N）薄膜[J]. 李新,唐祯安,马国佳,邓新绿. 真空. 2003(05)
[9]电化学沉积DLC薄膜的摩擦学性能研究[J]. 阎兴斌,徐洮,杨生荣,薛群基. 摩擦学学报. 2003(03)
[10]钛合金基类金刚石梯度薄膜的生物摩擦学性能评价[J]. 张利,尹光福,郑昌琼,蒋书文. 功能材料. 2003(03)
本文编号：3309953
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