颗粒数太多会使磁化状态不稳定。
*居里温度必须比记录介质所处的环境温度要高。
二、颗粒状涂布介质结构
*涂布工序在磁场下完成，尽可能保证颗粒的长轴方向
沿着记录道方向取向排列 。
*硬盘：1~2mm厚的铝合金盘基；软盘：PET盘基
*理想的粘结剂：由疏水基和亲水基构成，亲水基吸附
于微粒上起锚连作用，疏水基在其外侧构成链状壳层。
度窄，故可提高记录速度和读出分辨率。
*体型磁头和薄膜磁头都是利用电磁感应原理进行记录
和再生。都有如下要求：
1、高磁导率；2、高饱和磁化强度；3、低矫顽力及低
各向异性；4、高电阻率；5、小型、轻量，耐磨性强；
6、加工性好。 *磁电阻磁头：利用各向异性磁电阻效应，为读操作磁头
4.2.2 磁头材料
一、合金磁头材料 *常用材料：含钼坡莫合金、仙台斯特合金
*调制的原因：输入信号随时间的变化范围很宽，有些是超 低频信号，有些是瞬态式的信号，动态范围很宽。 *调幅：以调制信号去控制载波的振幅，使载波的振幅按调 制信号的规律变化。包络线反映了调制波的特点。 *调频：以调制信号去控制载波的频率，使载波的频率按调 制信号的规律变化。特点：其频率随调制信号振幅的变化而 变化，而它的幅度却始终保持不变。
4.1.3 数字式磁记录
*根据磁化强度与记录介质的取向，数字式磁记录可分为水 平磁化模式和垂直磁化模式两类。
一、水平磁记录
*通常采用环 形磁头与具 有纵向磁各 向异性的记 录介质相组 合的形式， 记录介质中 的剩磁方向 平行于介质 平面。
*水平磁记录的位密度越来越大地受到退磁场引起过渡区展 宽限制的影响。展宽决定于 M / H
耐磨性耐腐蚀性好。
*常用材料：Co-(Zr, Hf, Nb, Ta, Ti)二元系合金薄膜， Co-Fe-B类金属非晶态薄膜。 四、微晶薄膜磁头材料 *特点：有更大的饱和磁化强度，比非晶材料更适合高 矫顽力磁性介质的高密度特性。 *常用材料：Fe-M(V，Nb，Ta，Hf等)-X(N，C，B) 五、多层膜磁头材料
积的工艺条件。矫顽力也不是材料的固有属性，它与
薄膜内的磁各向异性有关。
*基底：基底要有很好的抛光，因为磁头－介质间距的变化， 表现为信号幅度的调制或信号下降，甚至丢失脉冲 ； 基板
的硬度很重要。
*附加层：一般使用Ni-P化学镀层，厚度范围为15~25m，
它是非晶态和非磁性的，目的是提高硬度和减少缺陷。
*定义：实现电信号和磁信号之间相互转换的电磁能量
转换器件。 4.2.1 磁头的种类 *体型磁头 →→ 薄膜磁头 →→ 磁电阻磁头
*体型磁头的磁芯材料：Fe-Ni合金为基础的软磁合金；
Mn-Zn铁氧体和Ni-Zn铁氧体；MIG磁头(metal in gap)
*薄膜磁头的优点：工作缝隙小、磁场分布陡和磁迹宽
*磁性层： 大部分实用的磁性薄膜是Co基金属合金，制备
方法有化学沉积(电镀、化学镀)和物理沉积(真空蒸镀、直 流或射频溅射、离子镀等)两种。
*保护层： 保护层应该是比较硬的、化学性质不活泼的、
能与磁性层很好粘结但与磁头不粘结的材料，同时应有高 的抗张强度，并且不易碎裂。通常使用的保护层材料是硬 质碳，采用的成膜方法一般是溅射。其它保护层材料：带 有Cr增强层的溅射铑薄膜、SiO2 、TiC、TiN、SiC、CrC3、 A12O3等。
*合金磁头材料的优点：高磁导率、高饱和磁化强度、 矫顽力低等。 缺点：涡流损耗大 二、铁氧体磁头材料 *常用材料：Ni-Zn、Mn-Zn *优点：损耗低，材质硬，抗腐蚀性比金属好。
*缺点：饱和磁化强度低 在提高记录密度上存在困难
三、非晶态磁头材料 *特点：饱和磁化强度高，矫顽力低，高频特性较好，
*20世纪80年代出现的其它存储设备：光盘、固态存储器 （如U盘等）
*光记录的特点：非接触式记录，存储密度高、容量大，性 价比高 缺点：信息的读写需要精密跟踪伺服的光学头，光盘驱动 器价格较贵，数据传输速度慢
*固态存储器的特点：没有运动部件，可靠性高，可以高速 随机存储，不需电池供电，数据为不挥发性 缺点：存储量较小，价格高
①饱和磁感应强度(Bs)大； ②矩形比(Br／BS)要大； ③矫顽力(HC)在允许的范围内应尽可能大；不能太大，太大 则写入与擦除不易；
④作为最小记录单位的微小永磁体应尽可能小，且大小及分 布均匀； ⑤磁学性能分布均匀，随机偏差小； ⑥表面平滑，耐磨损、耐环境性能优良； ⑦磁学特性对于加压、加热等反应不敏感； ⑧化学的、机械的耐久性优良； ⑨不容易导电。
第四章 磁记录材料
*21世纪是 “信息世纪”，大容量存储技术在信息处理、传 递和保存中占据相当重要的地位。
*磁记录技术在信息存储领域具有独特的地位，它的发展已 经有100多年历史。 *磁记录设备：磁带、软盘、硬盘 特点：价格低廉，性能优良，记录密度逐年提高， 信息写入和输出速度快，容量大，可擦除重写 实例：磁带录音机、录像机、银行卡、图书卡、门卡、计 算机
*坡莫合金是沿用至今的MR磁头用磁性材料。 原因：磁各向异性小。
4.3 磁记录介质及介质材料 *分类(据磁性记录层)：颗粒状涂布介质和薄膜型磁记录介质 4.3.1 磁记录介质应具备的特性
*基本要求：具有高的记录密度(②③④⑤⑥)、高出力
(①②③⑥)、高可靠性(⑦⑧⑨)以及低噪声(④⑤⑥) *记录介质应具备的条件：
*特点：与微晶薄膜相比，多层薄膜进一步抑制了晶粒
的生长，实现了低磁致伸缩 BS高，HC低
缺点：耐热性差
*目前典型的多层膜材料：
Fe-C/Ni-Fe
Fe-Al-N/Si-N
用于垂直磁记录磁头；
用于垂直磁记录磁头； 用于硬盘磁头； 用于广播用数字式VTR。
Fe-Nb-Zr/Fe-Nb-Zr-N Co-Nb-Zr/Co-Nb-Zr-N 六、磁电阻磁头材料
难小于0.25 m。 3、存在颗粒结块，分散性难控制，很难获得具有理想 记录特性的颗粒。 4、磁场对颗粒进行定向或打乱定向不是很有效。
4.3.3 薄膜介质 *薄膜介质包含100％的磁性材料，因此使用薄膜介质 比使用颗粒状介质能得到更高的输出幅度。 *剩余磁化强度不是材料本身的固有特性，而强烈地依 赖于微结构、薄膜厚度、薄膜沉积的表面特性以及沉
二 、 磁 光 记 录 读 出 原 理
*读出时激光不能使记录介质过热，因此加热功率要比 记录时的功率低。 *提高磁光薄膜的克尔效应和磁光盘的动态特性，高的
K为必要条件。
4.4.3 磁光记录介质材料
Mn-Bi合金 → 稀土-过渡族元素非晶态薄膜 → 石榴石
氧化物薄膜、Pt/Co多层膜、Pt-Co合金薄膜
**记录介质的磁性层的厚度是影响记录密度的因素之一， 实际上膜厚度可取记录信息波长的1/4。
4.3.2 颗粒状涂布介质 一、对颗粒介质的要求
*要求颗粒是单畴的（0.04－1m），太大易受外界磁场
的干扰，太小易受晶格热振动影响形成超顺磁。
*颗粒的形状以针状为最佳 矫顽力大。
*信噪比与N1/2成正比，N为单位体积内磁性颗粒数，但
一、偏磁记录 1、直流偏磁记录
*优点： 较好的线性关系和 较高的记录灵敏度 *缺点： 当没有信号时，存 在直流背底噪声； 信号的动态变化范 围只能在线性部分
2、交流偏磁记录
*特点： 存在交流消磁，不 导致背底噪声；很 好的线性特性；信 号失真度小，信噪 比高。
二、调制记录
*调制：用低频信号去控制高频振荡，使其具有低频信号特 征的过程称为调制。
三、磁性粉
1、-Fe2O3 *德国于1934年发明。 优点：易于制造和分散，价格便宜，对温度、应力和时
间稳定性好。
缺点：矫顽力不高（20~32KA/m） 2、包覆Co的-Fe2O3
*-Fe2O3表面包覆Co的铁氧体。
矫顽力：55~70KA/m
3、CrO2 *优点：饱和磁化强度与-F磁记录的功能是将一切能转变为电信号的信息(如声音、 图像、数据和文字等)，通过电磁转换记录和存储在磁记录 介质上，并且该信息可以随时重放。 *根据记录信息的形态，磁记录可分为：模拟式磁记录、数 字式磁记录 *根据磁化强度与记录介质的取向，数字式磁记录可分为： 水平磁化模式、垂直磁化模式
r C
*限制：过小的晶粒尺寸难以长久地保持磁记录的信号，而 过高的矫顽力势必使磁头难以写入。
二、垂直磁记录
*随着记录面密度的提高，微小磁化单元产生的退磁场越来越 小。因此相比水平磁记录，垂直磁记录大幅度地提高了记录 密度。 *要实现垂直磁记录，记录介质应具有很强的垂直磁各向异性
4.2 磁头及磁头材料
4.4 磁光记录材料
4.4.1 磁光效应
*定义：一 束入射光进入具有固有磁矩的物质内部传输或
者在物质界面反射时，光波的传播特性发生变化。
*磁光效应的类型：
1、塞曼效应：对发光物质施加磁场，光谱发生分裂的现象。 2、法拉第效应和科顿-莫顿效应
3、克尔效应
4.4.2 磁光记录和读出原理 一、磁光记录原理 *热磁效应：温度升高。矫顽力下将，在该处施加反向 磁场，使该部位磁化发生反转，从而实现磁记录。
于后者，可达35~50KA/m。
缺点：价格昂贵，6价铬离子有毒。 4、金属磁粉 *优点：比氧化物更高的磁化强度和矫顽力。
*缺点：化学性质活泼，易腐蚀，易与粘结剂发生反应。 5、氮化铁 *Fe4N：居里温度为500度，矫顽力约为51KA/m。
6、钡铁氧体
*很高矫顽力，100~900KA/m，添加Co和Ti等可对其进 行调节；饱和磁化强度与-Fe2O3 相当；单轴磁晶各向 异性非常强，特别适用于作高密度的垂直磁记录。
4.1.1 磁记录的基本过程
*由介质上的记录磁迹所构成的磁化强度的空间变化代表记 录信号的时间变化规律
4.1.2 模拟式磁记录
定义：将声音振动的大小、图像的明暗等原样地转变为磁 化的强弱，记录在记录介质表面上的方式 分类：无调制记录（直接记录）、调制记录 无调制记录：无偏磁记录、直流偏磁记录、交流偏磁记录 *偏磁信号本身并不反映在磁介质的记录信号上 直接记录 调制记录：调幅记录、调频记录 *载波信号反映在磁介质的记录信号上