专利名称：磁存储介质及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种磁存储介质及其制备方法，尤其涉及一种纳米级磁存储介质及其制备方法。
背景技术：
随着现代信息科学技术的发展，对磁盘、磁带等磁存储介质的存储容量提出了更高的要求，而要在有限的面积上提高其存储容量，关键在于提高存储材料的存储密度。作为一种高密度磁存储介质，要求介质具有高的磁化强度、大的矫顽力、良好的稳定性及足够的机械强度等性能。
为了提高存储介质的信息存储密度，必须寻找增加介质面内矫顽力而同时减小介质晶粒大小的方法。小尺寸磁粒子的制作通常运用光刻或自组装等方法来实现。目前可期望将深紫外光(DUV)光刻技术扩展至横向尺寸为约50nm，但这种扩展不可靠且昂贵。当尺寸小于50nm时，可使用X射线光刻技术和源紫外光光刻技术，但两者都需要庞大的资金投入，目前实用的不多。
由橡胶浆或其他聚合物制成的40-70nm粒子自组装方法的描述见Micheletto等在Langmuir，11，3333-3336(1995)，A Simple Methodfor the Production of a Two-Dimensional Ordered Array of SmallLatex Particles一文。对5-10nm尺寸半导体粒子由序排列的形成的描述见Murray等在Science，270，1335-1338(1995)，Self-Organizationof CdSe Nanocrystallites into Three-Dimensional Quantum DotSuperlattices一文。现有技术参考文献中没有一个讲述磁存储介质并且也没有讲述由粒子制作有序阵列的方法。
国际商业机器公司的一份公开号为CN1243999A，
公开日为2000年2月9日的中国专利申请公开了一种由纳米级粒子化学自组装形成的磁存储介质。该磁存储介质由布置在衬底表面上直径基本均匀的且间隔基本均匀的纳米级磁粒子层组成，所述粒子具有不超过50nm的直径并包含有磁性材料，该磁性材料从包括元素Co、Fe、Ni、Mn、Sm、Nd、Pr、Pt和Gd、这些元素的金属化合物、二元合金和三元合金、及除Fe之外还包括前述元素中的至少一种元素的铁氧化合物以及钡铁酸盐或锶铁酸盐。该磁存储介质的面积位密度超过每平方英寸100千兆位甚至接近每平方英寸1012位，即1012bit/in2。
但是，该磁存储介质的磁粒子是运用自组装方法制备的，颗粒均匀性不确定，且尺寸再减小会产生超顺磁现象，从而限制了该磁存储介质存储面密度的进一步提高。
发明内容本发明要解决的技术问题是克服以上磁粒子颗粒不均匀，存储密度不能进一步提高的不足，提供一种磁粒子颗粒均匀且不会因尺寸减小而产生超顺磁现象的高存储密度的磁存储介质。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种制备上述磁存储介质的方法。
本发明解决技术问题的技术方案是提供一种磁存储介质，其包括一具均匀微孔的多孔氧化铝模板及沉积在该均匀微孔中的磁性材料，该磁性材料含有CoCrPtX或CoCrPtTaX合金，其中X代表硼、氮或碳之一种，磁粒子直径为1～5纳米，相邻磁粒子间间距为2～10纳米。
优选地，该磁存储介质还包括一保护层，该保护层沉积在氧化铝模板表面以保护沉积在模板微孔中的磁性材料。
本发明解决另一技术问题的技术方案是提供一种制备磁存储介质的方法，该法包括以下步骤(1)在一铝基体表面运用氧化法形成具均匀微孔的氧化铝模板，该均匀微孔的直径为1～5纳米；(2)在氧化铝模板的微孔里沉积磁性材料，该磁性材料含有CoCrPtX或CoCrPtTaX合金，其中X代表硼、氮或碳之一种。
优选地，还可以在沉积磁性材料后，在氧化铝模板表面沉积一层保护层以保护沉积在模板微孔中的磁性材料。
与现有技术相比较，本发明提供的磁存储介质，因在均匀微孔中沉积，因此颗粒均匀，呈柱状体，具较高的垂直异向磁性，轴向方向矫顽力在8000～20,000Qe之间，因而不会产生超顺磁现象，从而可使存储密度达6.45×1013bit/in2。
与现有技术相比较，本发明通过采用模板合成法制备磁存储介质，可使磁粒子颗粒均匀可控，且磁粒子受孔径所限，呈柱状，具较高的垂直异向磁性，因此可使磁存储介质的矫顽力提高，进而使存储密度提高。
图1是本发明的多孔氧化铝模板的剖视图。
图2是磁性材料沉积在图1所示模板的微孔中的剖视图。
图3是在图2所示的模板表面沉积有保护层的示意图。
图4是在图3所示的保护层上沉积有润滑剂层的示意图。
具体实施方式请参阅图1，为本发明所选用制备磁存储材料的多孔氧化铝模板10。该多孔氧化铝模板10可首先通过C2F6气体有选择蚀刻铝质基体的表面产生纳米点，然后将铝质基体置于带有高氧气流腔室的高温烤箱中，经过一定时间的氧化，形成微孔阵列12。该微孔阵列的孔径大小一致，为1～5纳米，优选为1～3纳米；微孔之间间距为2～10纳米，优选为2～5纳米；每一微孔的深度为2.5～7.5纳米。该微孔阵列12基本呈柱状，分布均匀且排列有序，孔孔之间相互独立，所以不会因微孔的倾斜而发生相互交错现象。可选地，该蚀刻铝基体的气体也可为CH4和CF4的混合气体。
请参阅图2，为磁性材料CoCrPtX沉积在多孔氧化铝模板10中，其中X为硼、氮、碳之任何一种材料。该磁性材料可通过溅镀(Sputtering)、离子束沉积(Ion-Beam Deposition)或离子电镀法(IonPlating)沉积于微孔中，在本实施例中，首先将CoCrPtX制成薄膜，然后将多孔氧化铝膜板10置于其正对面，用氩气的等离子体轰击CoCrPtX薄膜靶材，然后CoCrPtX就沉积在多孔氧化铝膜板10的微孔阵列12中。其中，磁性材料除上述CoCrPtX外，还可以用CoCrPtTaX，其中X也为硼、氮、碳之任何一种材料。
磁性材料沉积于多孔氧化铝模板10的微孔12中后，用氢氟酸洗去膜板表面非孔部分的磁性材料。
沉积在模板10的微孔12中的磁性材料受微孔之限基本呈一柱状14(如图2所示)。该柱状体14的直径与微孔直径相同，为1～5纳米，优选为1～3纳米，该柱状体14还具较高的垂直异向磁性，在轴向方向具较高的矫顽力，在8000～20,000Qe之间，因而不会因其尺寸太小而出现超顺磁现象。该柱状体14之间间距为2～10纳米，优选为2～5纳米，高为2.5～7.5纳米。如以1磁粒子/位元表示存储密度，该磁存储材料的存储密度约为6.45×1013bit/in2，极大的提高了磁存储材料的存储密度。
为更好的保护和固定该磁存储材料14于微孔12中，还可在清洗完成后，在模板10的表面沉积一层保护层16(如图3所示)。该保护层16的材料可选用类金刚石、金刚石、无定型碳或无定型硅。如选用类金刚石材料，可利用氩气与氢气、甲烷或乙烷混合气体反应溅镀(Reactive Sputtering)进行沉积，该保护层16厚度为5～10纳米，优选为5～8纳米。保护层16的沉积也可采用本技术领域普通技术人员所习知的任何适当方式沉积，如，等离子体辅助化学气相沉积或溅射涂布方式沉积，或加热多孔氧化铝模板10至150～300℃，并使样品暴露在己烷等离子体或相似的碳源分子等离子体中进行沉积。
请参阅图4，为更好的实现本发明，在沉积完保护层16后，还可在保护层16表面沉积一层润滑层18。该润滑层18的材料可选用全氟聚醚(PFPE)，通过浸渍覆膜法(Dip Coating)或旋转涂布法沉积，其厚度为0.5～2纳米，优选为0.7～1.5纳米。
权利要求
1.一种磁存储介质，其包括一具均匀微孔的多孔氧化铝模板及沉积在该均匀微孔中的磁性材料，该磁性材料含有CoCrPtX或CoCrPtTaX合金之一种，其中X代表硼、氮或碳之一种，其特征在于磁粒子直径为1～5纳米，磁粒子间间距为2～10纳米。
2.如权利要求1所述的磁存储介质，其特征在于该磁粒子高为2.5～7.5纳米。
3.如权利要求1所述的磁存储介质，其特征在于该磁存储介质还包括一沉积在氧化铝模板表面的保护层。
4.如权利要求3所述的磁存储介质，其特征在于该保护层材料为金刚石、类金刚石、无定型碳、无定型硅之一种，厚度为5～10纳米。
5.如权利要求3所述的磁存储介质，其特征在于该磁存储介质还包括一沉积在保护层上的润滑层，该润滑层材料为全氟聚醚。
6.一种如权利要求1所述的磁存储介质的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)在以铝基体表面经氧化形成具均匀微孔的氧化铝模板，该均匀微孔的直径为1～5纳米；(2)在氧化铝模板的微孔里沉积磁性材料，该磁性材料含有CoCrPtX或CoCrPtTaX合金之一种，其中X代表硼、氮或碳之一种。
7.如权利要求6所述的磁存储介质的制备方法，其特征在于在步骤(2)后还包括用氢氟酸洗去膜板表面非孔部分的磁性材料。
8.如权利要求7所述的磁存储介质的制备方法，其特征在于清洗后还包括在模板表面沉积一保护层，该保护层材料可为金刚石、类金刚石、无定型碳或无定型硅，厚度为5～10纳米。
9.如权利要求8所述的磁存储介质的制备方法，其特征在于沉积一保护层后，还包括在保护层上沉积一润滑层，该润滑层材料为全氟聚醚。
10.如权利要求6所述的磁存储介质的制备方法，其特征在于步骤(2)中磁性材料是通过溅射、离子束沉积或离子电镀法沉积的。
11.如权利要求8所述的磁存储介质的制备方法，其特征在于保护层是用氩气与氢气、甲烷或乙烷混合气体反应溅射法沉积。
12.如权利要求9所述的磁存储介质的制备方法，其特征在于润滑层是用浸渍覆膜法或旋转涂布法沉积。
全文摘要
本发明提供一种磁存储介质，其包括一具均匀微孔的多孔氧化铝模板及沉积在该均匀为孔中的磁性材料，该磁性材料含有CoCrPtX或CoCrPtTaX合金，其中X代表硼、氮、碳之一种，磁粒子直径为1～5纳米，磁粒子间间距为2～10纳米。本发明的磁存储介质受微孔之限呈柱状体，具较高的垂直异向磁性，在轴向方向矫顽力在8000～20,000Qe之间，因而不会产生超顺磁现象，从而可使存储密度达6.45×10
文档编号G11B5/62GK1527288SQ0311387
公开日2004年9月8日 申请日期2003年3月4日 优先权日2003年3月4日
发明者陈杰良 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司