Abstract
論文提要磁性記錄媒體發展迄今已數十年，然而新材料與新技術的開發，使這項歷史悠久的現代商業產品並沒有沒落，反而更迎合現今資訊爆炸時代所須具有的快速和大量存讀之特點。如何提高磁性記憶媒體單位面積之記憶量，除了軟、硬體設計外，材料選擇和製程佔了重要一環，需具備以下之要求：1. 磁頭與硬碟間距縮小2. 降低起始摩擦力3. 物理和化學之穩定性4. 大矯頑場5. 小晶粒6. 降低晶粒間交互偶合作用BaFe12O19(Barium Hexaferrite，Barium Magnetoplumbite)簡稱BaM，可以提供此一需求。由文獻回顧發現BaM薄膜之製程主要是利用面靶濺鍍技術和傳統射頻濺鍍技術，但是利用溶凝膠合成方法製作薄膜非常少見，大都用在BaM的粉末製備上，其原因在文獻上並沒有詳細分析，因此本研究針對此題目進行探討。本研究在經歷數種材料和方法之選擇後，發現鐵的膠合作用對鋇之附著有顯著的貢獻，因為硝酸鋇本身無法和鐵進行一般膠合反應，即使溶在溶液中，仍然會在過程中分離，因此須利用鐵膠體之帶負電特性吸附帶正電之鋇離子，不僅達到溶液均勻，在鍍成薄膜後亦能均勻分佈。本研究利用旋轉真空抽氣系統輔助，在不加鹼之情形下使鐵進行膠合反應。由萃取出之成分呈酸性及溶液黏度逐漸增加可以知道膠合反應進行，再由結晶熱處理後明顯得到BaM相，可以確定此方法可以有效改善BaM成相。利用Fe/Ba比的控制，可以發現此值愈低，Ba含量愈高，亦可以提供一有效方法改善膜的磁性質和垂直向成長之特性。除了不需抽氣處理外，膜之矯頑場和正方值(Squareness)均明顯提升。本研究為了瞭解鋇在整個反應過程中所處之位置，利用同步輻射研究中心的X光吸收光譜，利用其XANES和EXAFS可以發現有經抽氣者，鐵在熱處理前後，其光譜特徵均與Fe3O4相似，但價數是＋3，而未經抽氣處理者，鐵價數仍是＋3，只是結構由Fe3O4轉變為a－Fe2O3之特徵。經抽氣處理者，鋇具有較佳之結晶性質，証實鋇與鐵形成結晶，但是未經處理者完全沒有結晶性質，意謂即使在溶液相是均勻分佈的，鋇與鐵在薄膜時完全分離。本研究亦針對薄膜內部結晶行為利用TEM和AFM分析，發現結晶是由膜表面開始進行，此與真空鍍膜之結晶由膜底部開始是完全不同，另外利用醇鹽合成BaM薄膜亦有討論。綜觀整個研究，可以瞭解利用旋轉真空抽氣系統在製備前驅溶液時可以有效改善鋇離子的流失，控制Fe/Ba比對薄膜之成長和性質有明顯之影響，更重要的是利用X光吸收光譜分析對於在微觀之局部區域內鋇與鐵之關連可以完整的瞭解。