制造磁头的材料有金属材料和铁氧体材料。金属材料常用镍铁合金，也称坡莫合金。坡莫合金原是美国一家公司生产的一种镍铁合金的商品名称，现在用来专指含镍量30-90％的镍铁软磁合金。所谓软磁材料，是指磁化后保持磁场能力差，或者说剩磁很少的磁材料。因为磁头必须在有磁性和无磁性两种状态之间迅速变换，要去掉磁头的剩余磁性，必须在线圈中通反向电流，以便产生相反的磁场来消除磁头剩磁，这种消除剩磁的反向磁场称矫顽力，矫顽力小的材料就是软磁材料。
矫顽力大的磁材料叫硬磁材料，也叫永磁材料。永磁材料一经磁化以后就有很强的保持磁场强度的能力，在磁电式仪表、永磁电机、电度表、扬声器等场合都需要永久磁体，这已是题外的话了。
铁氧体是20世纪50年代以后发展起来的一种新型磁体，化学成份以四氧化三铁为主，用二价锰离子取代其中部分二价铁离子的称为锰铁氧体；用二价锰、二价锌离子同时代换其中的二价铁离子的称为锰锌铁氧体；类似地，还可以得到镍锌铁氧体等等。
用作磁头材料的铁氧体主要是锰锌铁氧体和镍锌铁氧体。铁氧体的制造工艺与新型陶瓷十分相近，先把化学原料按一定配方配制，球磨制成粉料，把粉料压制成型，再经高温烧结成型。在高温烧结时施加一定压力，称为热压法，这样可以使铁氧体更加致密、耐磨。用作磁头材料的铁氧体大都是经热压烧结成型的。这种铁氧体在结构上也与陶瓷相似，是由一个个微小晶粒组成的，也就是所谓的多晶结构。多晶的缺点是晶粒间结合力较小，晶粒容易剥落。经热压法烧结的铁氧体比普通在常压下烧结的铁氧体在耐磨和抗破碎性要高得多，是比较理想的磁头材料。
在特制的炉子中将铁氧体粉料加热熔化，控制冷却速度，可以生产铁氧体单晶。用单晶做记录磁头不存在破碎和剥落问题，性能要优于多晶铁氧体，但生产成本和价格都比多晶磁头贵。
还有一种记录方式叫磁泡记录。磁泡是一种形象的说法，是指磁性薄膜或膜片在垂直于膜面的小面积磁场作用时产生圆柱状的局部磁化区，从垂直于膜面的方向看去一个圆柱就像是一个泡。实际上，这些圆柱用肉眼是看不到的，称“磁泡”是一种比喻。
早在1966 年就已发现了磁泡。磁泡的直径在1 到1000微米的范围里变化，在膜的平面内加一个小的磁场，就可以把磁泡从一个位置移到另一个位置，因此，人们想到用磁泡的“存在”与“不存在”来代表两种不同的稳定状态，如二进制的“1”或“0”，来进行存贮、运算。铁氧体单晶中的正铁氧体单晶、钡铁氧体单晶按一定的方向切割成薄片可以作磁泡材料。但生长尺寸大、无缺陷的单晶很困难，实际上是把非磁性单晶片浸到熔化的铁氧体中去，再迅速降温使铁氧体在单晶片表面上再长出一层磁性薄膜来，这层薄膜也是单晶状态的，这种方法称为液相外延法。
光记录材料
现在市面上光盘很流行，光盘容量大，音像质量好。这种光盘的原理是用盘面上的一系列凹坑来记录信息，读出信息时用激光束照射盘面，突出部分和凹坑反射激光的情况不同，接收反射光把光信号转变成电信号，就可以记录下“有电”和“无电”两种状态，从而读出信息。
实际上光盘的结构并非只是在光盘表面上烧出凹坑来进行记录就行了，光盘往往具有多层结构。下面介绍一种多层结构光盘，光盘的基底是由透明的高分子材料如有机玻璃。聚碳酸酯，聚氧乙烯制成，表面经过涂层后复合一层金属铝，金属铝层的作用是反射激光，使照射到凹坑的激光能反射出去。
铝层表面复合一层透明的聚甲基苯乙烯透明薄膜，再上面是吸收层。用来进行记录的凹坑就造在吸收层里。吸收层可以是银粒分散到聚合物中制成金属/聚合物复合材料；也可以把方酸染料分散到聚合物中来制成吸收层，方酸染料能够吸收半导体激光器发出的红外激光，在这里作吸收剂使用。在进行记录时，激光束在吸收层烧出凹坑，这些凹坑穿透吸收层，对吸收层而言实际上是洞而不是坑。在读信息时，半导体二极管发出的激光照射光盘，照到凹坑时，会被铅层反射；没有凹坑的地方由吸收层吸收入射的激光，没有激光反射回去，这时就有“有反射光”和“无反射光”两种状态。用光电管来接收反射光，把光信号复成电信号输出，就有了“有电”“无电”两种状态，信息就读出了。
也有的光盘用玻璃或塑料做基板，上面涂复碲基膜。碲是一种非金属元素，熔点低、导热能力差，用激光束烧蚀时容易形成微孔、气泡或其它记号；碲的吸收光能力很强，在读出时未烧蚀部分容易吸收激光。碲基膜的缺点是化学稳定性差，容易氧化和腐蚀。
凹坑一经烧出，不能重新填平，因此这种光盘只能读出信息，不能擦除和重写，也就是只能放，不能录，所以叫只读光盘，这是从英义Read OnlyMemory 翻译过来的，缩写为ROM。
只读光盘的缺点是不能擦除和重写，为了实现光记录重写，发展了相变记录的方法。
用聚丙烯制成1.1 毫米厚的光盘基片，表面涂覆碲低氧化物晶体制成光盘。因为氧化碲分子式为TeO2，这里使用碲氧化物分子式为FeO1.2，含氧量减少了，所以称低氧化物，碲低氧化物容易形成非晶态，在进行记录时，用功率8 毫瓦、直径0.8 微米的激光束照射50纳秒，被照射的点加热到几百摄氏度而熔化，因为照射时间短，熔化部分急剧冷却形成非晶态，依次按照信息记录的需要在光盘上烧出一个个非晶态点。读出时，用激光束照射盘面，非晶态吸光多、反射少；晶态部分反射光强，接收反射光就可以识别这些点，读出信息。
要擦除光盘上的讯号，用功率10毫瓦的激光束照射盘面，但在每个部位照射时间要长些，长到1 微秒，加热时间长了20倍，周围环境被加热了，冷却速度慢，冷后形成结晶，整个盘面回到原来状态，记录的信息就被“擦除”了。
氧化碲在擦除后再记录时不容易形成非晶态，添加锗、铟、锡以后，就能在激光照射下进行反复的晶态和非晶态相互转变，反复擦除和重写。因为晶态和非晶态的转变是一种相变，这种记录方式称为相变记录方式。
这种相变光盘的缺点是制造困难，长期保存不够稳定。
光致变色材料受光照产生颜色，置于暗处又褪色；而且这种变化是可逆的，能够反复使用。
光致变色材料的用途之一就是作调色材料，例如制作变色眼镜，在强光下镜片颜色变深，遮住阳光通过，在暗处镜片褪色，让光线通过，是一种有自动调色功能的眼镜。
但是要用作光记录材料就不能用调色材料，因为调色材料在暗处自动褪色，信息就丢失了。作为光记录材料应该在某个波长激光照射下产生颜色变化，用另一波长的激光照射下回到原来颜色，在通常条件下长期放置也不变色。例如带有噻吩和呋喃环的二烯丙基化合物能在激光照射下开环和闭环，可以用“开环”和“闭环”两种状态进行记录。开环体加热到 300℃ 也不着色；闭环体在 80℃保存五个月也不褪色，记录的信息就可以长期保存了。
前面几种记录方式都是在盘的表面进行记录，从盘的横切面来考察，盘只使用了一次，这种记录方式可以认为是平面式的。光致变色材料做成光盘时可以用多种对不同激光波长敏感的材料做成多层结构。用相关的激光去照射时，只在相关的那一层实施记录和重写，其它的记录层则不受影响；然后再用另二种激光去对另一层进行记录和擦除……这样就可以实现多重、立体记录，一张光盘能够具有几张光盘的容量。
光致变色材料一般是有机材料，这是一种正在开发中的材料。
1978 年IBM 公司提出了光化学烧孔进行高密度信息存储的设想，这是目前在信息存储方面最富有革命性的想法，从理论上可以实现一千层的记录，就是把记录密度提高三个数量级，比现在的光盘容量大一千倍，是真正的高密度信息存储。
光化学烧孔的原理可以这样来解释。把光化学活性分子分散在高分子或者无机材料中，光化学活性分子称客体分子，高分子或无机材料称主体或基质。由于主体分子存在微观上的不均匀性和局部变形，对客体分子造成影响，使得客体分子，即那些掺杂的光化学活性分子对光的吸收波长也发生了不同的改变。换言之，处在不同环境中的光化学分子对激光的感受不同，对各种不同的波长的激光都能有分子作出反应，吸收激光能量，从基态跳到激发态。
这时，用一个可以调节波长的激光器，先用某一波长激光照射光盘，光盘上就有些分子吸收激光能量，发生光化学反应，在客体分子的吸收光谱上产生空穴，进行了光记录。换一个波长又可以进行一次记录，从理论上讲可以进行多达千次的记录。
目前光化学烧还处在研究阶段，所用的化学物质有卟啉、酞青、醌茜等，在液氦的温度下进行记录和读出。如果能找到室温下能实施记录的材料，将是非常有意义的。
磁光记录材料
磁记录可以擦除、重写，价格便宜，给用户带来很大的方便，缺点是容量较小。光记录容量大，目前已商品化的只读式光盘不能擦除和重写，这是它的不足之处。把两种记录方式结合起来，兼有二者优点的记录方式是磁性光记录方式。产品叫磁光盘。
磁光盘是在铝盘表面上镀一层0.1 微米厚的铽铁钴非晶态合金制成的。
在进行记录前，把磁盘表面全部磁化成一种状态，比如说使合金膜磁化成所有磁体N 极朝向盘外的排列。在进行记录时，在要记录的点上用激光束照射，在数十毫秒的瞬间，被照射的点升温到200℃，这个温度是铽铁钴非晶态合金的居里温度，或居里点。在居里点磁性材料保持磁性的能力很弱，只需用很弱的外部磁场就可以使这点的磁性翻转。撤去激光，使这点的温度冷到室温，这一点的磁性就固定下来，再撤去外磁场，就完成了对这一点的记录。
用N 极朝里或朝外来表示二进制的0和1，在盘面上逐点进行记录，就把信息记录在盘上了。擦除时，仍用外加磁场改变各点磁短取向，就擦去了记录的信息，并可用于重新记录。
要读出这些点时，需要用偏振激光束照射。偏振光是光束经过偏振片以后得到的，它的电场矢量在传播时只在一个平面上振动，这个面叫偏振面。
因为光是一种电磁波，在传播时伴有电场，而且电场矢量在垂直于传播方向的平面内所有方向上都振动。克尔发现，当偏振光照射到磁体表面反射后，偏振面会发生偏转，而且S 极和N 极的偏转角不同，这个效应叫克尔效应。
利用克尔效应可以检测各点的磁化方向，也就可以读出盘上的信息。
用作磁光盘的磁性材料除铽铁钴非晶态合金外，还有铽铁非晶合金、钆铽铁、铁铋非晶态合金等等。这是一类由稀土金属和过渡金属组成的合金，再经蒸发或溅射法制成非晶态薄膜。这类合金的结晶态的居里温度都比非晶态高，因为磁光盘是在居里温度进行记录的，居里温度高就需要更强的激光或更长的照射时间，需要更高的功率。高功率除了消耗更多的电能以外，还要增加设备的体积和投资。一般认为居里温度应在100-200℃为好。前面提到的几种非晶态合金的居里温度是：铽铁钴180-200℃；钆铽铁150-165℃；铽铁135℃；钆铁铋 160℃。稀土—过渡金属非晶态薄膜的另一个优良特性是能产生垂直于膜面的微小磁化区域（称磁畴），这时膜内的磁矩的方向垂直膜面，要么向上，要么向下，只有两个稳定状态，称双稳态，这是二进制存贮的基本条件。要实现高密度记录，磁化点要小，激光光斑可以控制在1μm 左右，因此磁性膜的磁畴也应在1μm 左右，磁畴尺寸小，这是非晶态膜的另一个优点。此外，作为磁光记录材料，还必须考虑到克尔偏转角，偏转角大，容易检测，信噪比增大。
克尔效应磁光盘已经商品化，8.8 厘米的光磁盘记录容量128 兆，大约是现在致密磁盘的一百倍。