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传统磁存储要实现超高的存储密度就需要进一步减小磁盘中磁性颗粒的尺寸。由于磁性颗粒体积减小到一定程度就会出现超顺磁效应,我们需要使用具有高磁晶各向异性能的磁性材料来确保小尺寸下磁性颗粒的热稳定性。Co基磁性材料一直被当做制备超高密度存储介质的有力候选材料。根据对密排六方Co基磁性材料各向异性能的系统研究,许多Co基磁性材料(如Sm-Co, Co-W, Co-Mo等)的磁晶各向异性能都大于现在硬盘中所使用的磁性材料Co-Cr-Pt。本研究在若干不同的材料体系中成功制备了Co基垂直各向异性磁性薄膜,并对其机理、形貌、微观织构、磁学性能等方面的性质进行了深入系统的研究,还参与了h-BN隔离层磁隧道结制备中薄膜制备工艺优化方面的研究,主要结论如下：(1)在Ru(0002)织构的缓冲层上成功外延生长出了具有优异垂直磁各向异性的SmCo5-xCux薄膜。同时,深入研究了Cu掺杂对SmCo5-xCux薄膜的磁性和微观晶体结构的影响。随着Cu含量的增加,SmCo5-xCux薄膜的居里温度(Tc)大幅下降。SmCo5-xCux具有超高的垂直各向异性能和可以调节的居里温度,这意味着SmCo5-xCux在常温下具有良好的热稳定性,而在高温下易于写入,这种优异的特性使SmCo5-xCux极有望成为一种新型的超高密度热辅助磁记录(HAMR)介质材料。(2)根据米德马(Miedema)半经典模型计算出Co-W二元合金的晶态与非晶体的热力学形成焓。热力学计算结果表明在W的原子百分比低于17.5%的时候Co-W薄膜更倾向于形成密排六方相。基于热力学计算结果,我们利用磁控溅射系统制备了一系列不同W含量的Co-W薄膜。经过真空热退火,我们成功地增强了Co-W薄膜的垂直矫顽力,同时Co-W薄膜的磁晶各向异性能常数Ku达到了2.1×106erg/cm3。在本研究中Co-W薄膜的垂直矫顽力达到了1147Oe,这大大提高了Co-W材料成为下一代超高密度磁存储材料的可能性。(3)成功在Ta缓冲层上制备出垂直各向异性的TbFeCo磁性薄膜,并深入研究了底层Ta的厚度对TbFeCo磁性层磁性的影响。我们发现由于磁性钉扎位数量的增长,TbFeCo层的垂直矫顽力会随着Ta层厚度的增加而明显增加。增加Ta层的厚度可以避免TbFeCo层中Tb原子被氧化,从而降低TbFeCo层的饱和磁化强度。当Ta层厚度达到4nm以后,TbFeCo层会有接近于1的剩磁比。(4)研究利用六方氮化硼(h-BN)作为隔离层的磁隧道结的制备工艺、薄膜形貌与织构优化。最终利用快速热退火的方法制备出具有hcp Co/h-BN/hcp Co三明治结构的磁性薄膜。为以后的微加工制备h-BN隔离层磁隧道结打下了良好的基础。