接近表面磁力显微镜成像方法的研究

接近表面磁力显微镜成像方法的研究

李正华^{1 *}，马晓丽¹，李  翔²

（1.大连民族大学 物理与材料工程学院，辽宁 大连116600；2．上海理工大学

材料科学与工程学院, 上海 200093)

摘要  在当今这样一个信息社会，需要存储的信息总量正在急剧增加。与光存储技术和半导体存储技术相比而言，磁记录技术占领着几乎90%的存储市场。磁力显微镜（magnetic force microscope，MFM）的发展与磁记录工业密切相关。然而，从1987年至，MFM的分辨率仍然停留在50~10 nm的水平，传统思路已经很难再实现突破。本论文基于MFM探针的窄带-频率调制机理，发展接近表面磁力显微镜方法，实现对纳米结构中磁畴状态的超高分辨率成像。该工作的关键在于合理利用MFM探针的窄带-频率调制机理，优化设计动态信号处理模块，精确控制探针-样品间距（5 nm 以下），独立分离磁力像和表面像（磁力像为交流信号，原子力像为直流信号），由此测量和解释纳米尺度磁畴结构。该方面的工作对于纳米磁畴结构的设计、核心磁性器件的研究起到非常关键的作用，为下一代磁记录技术的发展提供了新型的有力工具。

关键词  磁记录；磁畴测量；分辨率

中图分类号：TG146.416  文献标识码：A   doi:10.3969/j.issn.1000-6281.2016.01.001

The investigation of near-surface magnetic force microscopy

LI Zheng-hua ^1* ，MA Xiao-li ¹，LI Xiang ²

(1.School of Physics and Materials Engineering，Dalian Nationalities University，Dalian Liaoning 116600；2.School of Materials Science and Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China)

Abstract  The observation of nanoscale magnetic domains with atom resolutionis very important to the development of next-generation magnetic products. In this paper, we developed a new method for near surface observation of the magnetic domains with ultra-high resolution. Based on the nanometer operation in MFM system and precise control of the tip-sample distance, the observation of  nanoscale magnetic domains in perpendicular magnetic recording media was performed. The present method can be applied to investigate the microscopic magnetic domain structures in a variety of magnetic materials and devices, such as high-density recording media, recording and writing heads, ultrathin films, nanoparticles, patterned elements, as well as other magnetic features and nanostructures, which opens up the possibility for directly observing the dynamic magnetic features, and provides a useful tool for the development of next-generation magnetic recording systems.

Keywords  magnetic recording；magnetic characterization；resolution

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