[发明专利]具有无磁场辅助磁化翻转效应的单层薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种具有无磁场辅助磁化翻转效应的单层薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在衬底基片上制备厚度可控的楔形铁磁合金单层，所述铁磁合金包括铁磁元素和非磁元素，所述楔形铁磁合金单层的厚度不均一且沿薄膜面内方向单调变化；

所述铁磁元素为铁、钴、镍、锰、钆和铬中的一种或多种，所述非磁元素为铂、钯、铱、钽、铪、金和铑中的一种或多种；

步骤S3：采用高温快速退火对所述楔形铁磁合金单层的各个微区域进行有序化处理；

步骤S5：将有序化处理后的所述楔形铁磁合金单层制成长条，通过离子辐照对所述长条的连续区域进行辐照处理，得到铁磁合金单层薄膜；

所述离子为He⁺和/或Ga⁺。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述铁磁元素和所述非磁元素的原子比为32：68~68：32；

所述楔形铁磁合金单层的厚度范围为2.5nm-30nm，所述薄膜面内方向单调变化的厚度差为0.1nm/mm-3nm/mm。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中所述厚度可控的楔形铁磁合金单层通过磁控溅射镀膜方法并利用磁控溅射系统配合位置可调的楔形挡板附件制备，所述磁控溅射镀膜方法采用直流溅射工艺，溅射功率为30W-120W。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S31：将所述楔形铁磁合金单层划分成多个微区域；

步骤S32：利用单色激光器产生激光束流，所述激光束流照射在某一所述微区域的部分区域；

步骤S33：控制所述激光束流连续移动对某一所述微区域进行加热退火；

步骤S34：采用不同照射能量和照射时间的所述激光束流分别照射所述楔形铁磁合金单层的不同所述微区域，以调节所述楔形铁磁合金单层不同所述微区域的有序度。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述激光束流照射在所述楔形铁磁合金单层上的光斑直径为0.5μm-1.5μm，所述照射能量为4mW-40mW，所述照射时间为10s-100s，所述有序度范围为50%-93%。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

步骤S51：将有序化处理后的所述楔形铁磁合金单层制成长条；

步骤S52：沿所述长条的宽度方向划分出连续的细小区域，对不同的所述细小区域采用不同辐照能量和辐照时间的离子进行辐照处理；

步骤S53：经过所述辐照处理后，得到所述铁磁合金单层薄膜。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述长条的宽度为1μm-30μm，长度为100μm-300μm。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述辐照能量为5keV-30keV，所述辐照时间为20s-100s。

9.一种采用如权利要求1-8任意一项所述制备方法制备的具有无磁场辅助磁化翻转效应的单层薄膜，其特征在于：在所述铁磁合金单层薄膜中通过1mA-50mA的面内脉冲电流，所述铁磁合金单层薄膜在垂直薄膜面上的磁化方向变化至相反方向。