[发明专利]低磁矩高矫顽力的磁力显微镜探针及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁力显微镜探针及其制造方法，具体地讲，涉及一种低磁矩高矫顽力的磁力显微镜探针及其制造方法。

背景技术

磁力显微镜(magnetic force microscopy，MFM)作为一种微磁结构检测装置，已被广泛应用于磁性材料的磁畴结构表征中。磁力显微镜的主要工作原理是利用磁探针与样品表面杂散磁场间的相互作用，在样品上方以一定高度(探针与样品之间的距离)扫描，探测样品表面磁力梯度的分布而得到样品的微磁结构特征，从而研究磁性材料的磁特性。

现有技术的MFM检测装置针对不同类型的磁性材料，需要选择合适类型的磁探针。例如，对于软磁材料和半硬磁材料，需要采用低磁矩的探针，如果探针针尖的磁矩太大，则扫描时探针针尖的杂散磁场会干扰或改变样品的微磁结构；对于硬磁材料尤其是强磁性的稀土永磁材料，则必须选择高矫顽力(H_cj＞5000Oe)类型的探针针尖，从而避免在扫描时，针尖的状态被试样的杂散磁场所改变。

现有技术中的磁探针的磁性膜为CoCr、CoNi、Co、Ni合金等，基本为低、中等矫顽力(～400奥斯特)或低磁矩磁针，不能兼具低磁矩和高矫顽力(H_cj＞5000Oe)。

因此，为提升MFM的可操作性以及分辨率，急需开发一种低磁矩高矫顽力的新型磁探针，既适用于软磁、半硬磁材料，又可用于强磁性材料。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种低磁矩高矫顽力的磁力显微镜探针及其制造方法。

所述低磁矩高矫顽力的磁力显微镜探针的制造方法包括以下步骤：清洗Si探针；将清洗后的Si探针固定在磁控溅射仪的样品室中，并且将样品室抽真空，此后，通入高纯惰性气体，使样品室的气体压力维持在0.1-0.5帕；通过磁控溅射方式将CoPt磁性合金溅射到Si探针表面，从而得到具有磁性涂层的Si探针；将获得的具有磁性涂层的Si探针在真空条件下加热到500℃-750℃，热处理15-180分钟，使得磁性合金转化为L1₀-CoPt合金，从而获得低磁矩高矫顽力的磁力显微镜探针。

优选地，可以采用丙酮或酒精清洗Si探针。

优选地，在将CoPt磁性合金溅射到Si探针表面的步骤中，溅射时间为1分钟-30分钟，溅射功率为5瓦-30瓦，从而得到厚度为10nm-30nm的磁性涂层。

优选地，在CoPt磁性合金中，Pt原子占Co和Pt的原子总数的45％-55％。

优选地，通过电磁感应或电弧熔炼将Co和Pt金属按照一定比例熔为一体，从而形成CoPt磁性合金。

根据本发明的低磁矩高矫顽力的磁力显微镜探针包括由CoPt合金形成的磁性涂层。

根据本发明的低磁矩高矫顽力的磁力显微镜探针的有效磁矩小于1×10^-13EMU，矫顽力大于5000Oe。

附图说明

图1是示出利用根据本发明的低磁矩高矫顽力的磁力显微镜探针测试的Fe基软磁薄膜的微磁结构。

图2是利用根据本发明的低磁矩高矫顽力的磁力显微镜探针测试的热变形NdFeB永磁材料的微磁结构。

具体实施方式

在下文中，将详细描述根据本发明实施例的低磁矩高矫顽力的磁力显微镜探针及其制造方法。

根据本发明的技术方案的原理为：有序化结构的L1₀-CoPt和L1₀-FePt合金具有很高的磁晶各向异性，用它们作为磁力显微镜磁探针上的磁性材料，可以得到高矫顽力的磁针。与FePt合金相比，CoPt合金具有更低的磁矩，其磁矩约为FePt的磁矩的70％，即，相同厚度的CoPt薄膜比FePt薄膜具有更小的磁矩，更适合于制造低磁矩的磁探针。综合考虑，采用L1₀-CoPt永磁合金作为磁性涂层，将更易于制造低磁矩高矫顽力的磁力显微镜探针。

在本发明中，CoPt合金通过电磁感应或电弧熔炼的方式将Co和Pt金属按照一定比例熔为一体，这样可以有效控制磁性涂层的成分均匀性。