GMR(giant magnetic resistance)硬盘磁头的读写部分是通过溅射、 镀膜等微加工技术， 固着在硬质耐磨材料AlTiC基体上。GMR硬盘磁头读写部分结构复杂， 由十多层金属材料和磁性材料组成， 称为极尖， 每层厚度只有数纳米到数十纳米， 静电足可击穿， 更不用说腐蚀， 其抛光的要点在于：对于硬脆材料和软延性材料共存的表面， 如何既保证亚纳米级的表面粗糙度和亚纳米级的极尖凹陷（pole tip recession， 即PTR）， 而且表面必须没有缺陷。硬盘磁头的抛光技术一直在发展， 其技术瓶颈也日渐体现。AlTiC为陶瓷硬脆材料， 离子间的结合方式为共价键， 晶粒尺寸在微米量级， 机械作用力可以在晶格缺陷处将晶粒去除， 这种方式无法获得纳米级的表面粗糙度， 如何获得亚纳米级的表面粗糙度？读写部分是软延性材料， 这部分材料在抛光中更容易被去除， 产生“极尖凹陷”的现象， 这种凹陷将加大磁头和磁盘之间的磁间距， 如何将其控制在亚纳米量级？机械作用力之外， 还有什么方式可以提高GMR硬盘光磁头抛光的质量和效率？

超精密抛光技术一直在发展， 抛光机理也逐步为人们所掌握， 磁流体、 超声波、 激光、 离子等各种抛光技术相映生辉， 对于超大规模集成电路， 化学机械抛光独领风骚。然而， 由于硬盘磁头的特殊性， 其抛光技术不同于其他抛光技术， 一直为少数国外企业所掌握， 关于磁头抛光的可查文献资料少之又少， 已有的抛光技术已经不能满足日益发展的磁头技术的需要。

针对存在的问题， 本书对GMR硬盘磁头抛光过程中的理论和技术展开了全面的研究， 包括磁头、 抛光盘、 抛光液、 磨粒四个主要抛光要素之间的相互关系和作用规律；GMR硬盘磁头抛光的材料去除机理；GMR硬盘磁头抛光PTR的形成机理， 对其他多元复合表面抛光亦有指导意义；超声波和化学作用在GMR硬盘磁头抛光中的应用等。获得了更光滑的磁头表面， PTR达到亚纳米级， 磁头表面基本无缺陷。具有创新意义的工作主要有：

(1) 研究了工件和抛光盘的相对速度场和抛光液流场对自由磨粒运动行为的影响， 分析了磨粒在抛光盘表面的嵌入机理， 提出工件和抛光盘的速度差是磨粒嵌入的重要保证， 由于相对速度和抛光液膜厚度在空间和时间上的频繁变化， 使得磨粒能在合适的时间和空间进入接触区而在另一个合适的时间和空间获得挤压力， 由此磨粒可以持续地嵌入盘面。

(2) 根据接触力学理论， 提出纳米磨粒与抛光盘盘面形成“球—空腔”协调接触模型， 研究表明磨粒和盘面形成的“球—空腔”协调接触关系是亚纳米级光滑表面形成的重要保证。通过模型可以估算获得亚纳米级光滑表面的磨粒退让模式和条件， 为纳米研磨选择合适抛光参数提供依据。

(3) 在GMR硬盘磁头抛光中引入超声波， 使抛光效率得以提高， 同时极尖凹陷减小；并研究了超声波在GMR硬盘磁头抛光中作用于离子/原子层面的微观作用机理， 提出超声波引起离子/原子结合力的减小， 是抛光效率提高的微观机制；超声波对不同类型材料的离子/原子结合力的影响幅度不同， 是获得更小极尖凹陷的微观机制。

(4) 针对近零极尖凹陷的发展趋势， 将化学机械作用应用于GMR硬盘磁头抛光， 获得了亚纳米级的极尖凹陷；并提出在不同阶段分别强化机械作用和化学作用， 可以消除磁头基体AlTiC不同相的凸出问题。

(5) 由于GMR硬盘磁头是一类纳米多元复合表面的代表， 因此该书也弥补了对该类表面研究的不足。

本书的研究工作得到了国家自然科学基金重大项目（项目批准号：50390061）的支持， 衷心感谢钟掘院士对本书研究工作的指导， 项目课题组的同事对本书的研究工作提出了许多宝贵的意见和建议， 在此一并表示感谢。

限于作者水平， 书中难免有错误和不妥之处， 敬请读者批评指正。

作者

2009年6月16日