氧化铁纳米磁性颗粒粉及其制造方法、包含该氧化铁纳米磁性颗粒粉的氧化铁纳米磁性 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高密度磁记录介质、电磁波吸收中使用的氧化铁纳米磁性颗粒粉及其 制造方法、包含该氧化铁纳米磁性颗粒粉的氧化铁纳米磁性颗粒薄膜及其制造方法。
【背景技术】
[0002] e-Fe203相在氧化铁中是极其稀有的相，本发明人等于2004年通过使用了反胶束 法和溶胶凝胶法的化学性纳米微粒合成法，首次以单相的形式得到该e_Fe203相。并且发 现，所得e-Fe203相在室温下显示出20k0e(1.59X10 6A/m)这样巨大的矫顽力。其为氧化 物磁性体的最大值。另外发现，该e_Fe203相在182GHz这一非常高的频率下基于自然共振 现象而显示出电磁波吸收，其为磁性体的最高吸收频率。如此，该e-Fe203相具有巨大的磁 各向异性。
[0003] 本发明人等以专利文献1的形式公开了具有金属置换型e-MxFe(2x)03相的微粒。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2008-174405号公报
【发明内容】
[0007] 发明要解决的问题
[0008] 从高密度磁记录这样的观点出发，粒径小的磁性材料的开发非常重要。但是，以往 的磁性铁氧体的磁各向异性小，因此成为粒径l〇nm以下的微粒时，强磁性的特性丧失。
[0009] 另一方面，对于磁记录介质用途的磁性材料，为了记录的高密度化而期望粒径小， 与此相伴，为了在记录介质中得到良好的矫顽力分布（SFD)而期望粒径偏差小。
[0010] 迄今为止，已知在金属置换型e氧化铁（e_MxFe(2x)03)中，虽能够合成单相的e氧化铁，但难以合成不含金属置换元素的单相的e-Fe203，例如可以认为利用通常的溶胶凝 胶法无法得到单相。
[0011] 进而，为了提高磁记录介质的记录密度，如前所述，必须进行微粒化。但是，伴随该 微粒化，存在矫顽力大幅降低这样的问题。一般而言，向e氧化铁中添加置换元素M时，矫 顽力会降低，若能够合成不含置换元素的e氧化铁，则可以期待能够得到微粒状态且具有 高矫顽力的磁性粉。进而，a氧化铁、y氧化铁等异相析出时，矫顽力有时显著地降低。因 此想到：期望将a氧化铁、Y氧化铁等异相的析出抑制至矫顽力不会降低的水准，合成e 氧化铁。
[0012] 进而，不含该置换元素的e氧化铁具有特殊的磁特性，可以期待其作为磁记录材 料和磁光学材料的发展。为了该发展，要求得到包含单相e_Fe203的薄膜。
[0013] 本发明是在上述情况下做出的，其要解决的课题在于，提供包含即使平均粒径为 15nm以下、优选为10nm以下也具有强磁性特性的氧化铁纳米磁性颗粒的氧化铁纳米磁性 颗粒粉及其制造方法。进而，提供包含该氧化铁纳米磁性颗粒的氧化铁纳米磁性颗粒薄膜 及其制造方法。
[0014] 用于解决问题的方案
[0015] 为了解决上述课题，本发明人等进行了研究，结果发现：只要是为e_Fe203相的单 相的氧化铁纳米磁性颗粒粉，则即使平均粒径为15nm以下、进一步为10nm以下也具有强磁 性的特性，能够适用作高密度磁记录材料。
[0016] 另一方面，在现有技术中，作为得到具有e _Fe203相的微粒粉的合成法，可列举 出：
[0017](1)基于反胶束法与溶胶凝胶法的组合的合成法（具有杆型e _Fe203相的结晶）、
[0018] (2)将介孔二氧化硅用于铸模的纳米微粒合成法。
[0019] 但是，任一合成法均只能得到少量的试样，所得氧化铁纳米磁性颗粒的平均粒径 也大于25nm。
[0020] 另外，作为将e_Fe203相作为主相的氧化铁纳米磁性颗粒粉的合成法，报告有：
[0021] (3)利用溶胶凝胶法的合成法、
[0022] (4)将立方晶氧化铁在用硅氧化物覆盖的状态下进行热处理的合成法等，但生成 的氧化铁纳米磁性颗粒包含使a-Fe203相等的磁特性降低的杂质相。
[0023] 为了解决以上的课题，本发明人等进行了研究，结果发现：作为起始原料，使用 e-FeO(OH)(羟基氧化铁）纳米微粒，将该（羟基氧化铁）纳米微粒用硅氧化物覆盖并在 大气气氛下进行热处理，从而生成平均粒径为15nm以下、进一步为10nm以下，且为单相的 e-Fe203相的氧化铁纳米磁性颗粒。
[0024] 进而想到：通过将上述的（羟基氧化铁）纳米微粒用硅氧化物覆盖，并将其涂布在 适宜的基板上且施加热处理，从而能够得到包含微粒粉的氧化铁纳米磁性颗粒薄膜，所述 微粒粉具有单相纳米尺寸的e -Fe203相，从而完成本发明。
[0025] 即，用于解决上述课题的第1发明为：
[0026] 一种氧化铁纳米磁性颗粒粉，其特征在于，其包含平均粒径为15nm以下且为单相 e-Fe203的氧化铁纳米磁性颗粒。
[0027] 第2发明为：
[0028] 根据第1发明所述的氧化铁纳米磁性颗粒粉，其特征在于，前述单相e _Fe203不含 置换元素。
[0029] 第3发明为：
[0030] 根据第1或第2发明所述的氧化铁纳米磁性颗粒粉，其特征在于，矫顽力为 0. 35k0e以上。
[0031] 第4发明为：
[0032] -种氧化铁纳米磁性颗粒粉，其特征在于，其为第1~第3发明中任一项所述的氧 化铁纳米磁性颗粒粉，其除了包含单相e-Fe203之外，还包含具有a_Fe203相的氧化铁纳米 磁性颗粒粉、和/或、具有y_Fe203相的氧化铁纳米磁性颗粒粉。
[0033] 第5发明为：
[0034] -种氧化铁纳米磁性颗粒薄膜，其特征在于，其包含第1~第4发明中任一项所述 的氧化铁纳米磁性颗粒粉。
[0035] 第6发明为：
[0036] -种氧化铁纳米磁性颗粒薄膜，其特征在于，其包含第1~第4发明中任一项所述 的氧化铁纳米磁性颗粒粉和Si02。
[0037] 第7发明为：
[0038] -种氧化铁纳米磁性颗粒粉的制造方法，其特征在于，所述氧化铁纳米磁性颗粒 粉包含平均粒径为15nm以下且为单相e_Fe203的氧化铁纳米磁性颗粒，该制造方法中，
[0039] 将0 -FeO (0H)纳米微粒用硅氧化物覆盖后，将该用硅氧化物覆盖的0 -FeO (0H) 纳米微粒在氧化性气氛下进行热处理。
[0040] 第8发明为：
[0041] 根据第7发明所述的氧化铁纳米磁性颗粒粉的制造方法，其特征在于，使用大气 作为前述氧化性气氛。
[0042] 第9发明：
[0043] 根据第7或第8发明所述的氧化铁纳米磁性颗粒粉的制造方法，其特征在于，作为 前述0-FeO(OH)纳米微粒，使用平均粒径为15nm以下的微粒。
[0044] 第10发明为：
[0045] -种氧化铁纳米磁性颗粒薄膜的制造方法，其特征在于，所述氧化铁纳米磁性颗 粒薄膜包含平均粒径为15nm以下且为单相e_Fe203的氧化铁纳米磁性颗粒，该制造方法 中，
[0046] 将包含用硅氧化物覆盖的P-FeO(OH)纳米微粒的分散液涂布在基板上后，在氧 化性气氛下进行热处理，从而得到氧化铁纳米磁性颗粒薄膜。
[0047] 第11发明为：
[0048] 根据第10发明所述的氧化铁纳米磁性颗粒薄膜的制造方法，其特征在于，使用大 气作为前述氧化性气氛。
[0049] 发明的效果
[0050] 本发明所述的氧化铁纳米磁性颗粒粉的平均粒径虽为15nm以下，但仍然具有矫 顽力为〇? 35k0e以上这样的优异磁特性。
[0051] 进而，从作为高密度磁记录材料和磁光学材料的发展这一观点出发，能够制造出 包含微粒的氧化铁纳米磁性颗粒薄膜，所述微粒含有具有可以认为是最佳的平均粒径的单 相纳米尺寸的e-Fe203相。
【附图说明】
[0052] 图1为本发明所述的氧化铁纳米磁性颗粒粉的制造方法的示意图。
[0053] 图2为e _Fe203相、a -Fe 203相以及y -Fe 203相的晶体结构的模式性示意图。
[0054] 图3为实施例所述试样的X射线衍射（XRD)图案。
[0055] 图4为对实施例所述试样的XRD图案进行立特沃尔德分析（Rietveldanalysis) 的结果。
[0056] 图5为实施例所述试样的TEM照片。
[0057] 图6为示出实施例所述试样的粒径偏差的图。
[0058] 图7为示出实施例所述试样的磁化-外部磁场曲线的图。
[0059] 图8为示出本发明所述的氧化铁纳米磁性颗粒粉的平均粒径与矫顽力的关系的 图。
[0060] 图9为示出氧化铁纳米磁性颗粒粉的矫顽力的粒径依赖性的示意图。
[0061] 图10为示出本发明