专利名称：高密度数据存储的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及高密度数据存储领域，更具体地涉及数据存储介质、数据存储系统和数据存储方法。
背景技术：
目前的数据存储方法以0. 1-10微米级操作。为了在越来越小的空间中存储越来越多的信息，一直在增加数据存储密度。为了减少功率消耗并增加集成电路操作速度，用于制造集成电路的平版印刷技术向更小的尺寸和更稠密的成像方向发展。随着数据存储大小增加、密度增加以及集成电路密度增加，需要发展用于以纳米级操作的存储介质的物质组合物。基于原子力显微镜(AFM)原理存储数据的存储设备公开在P. Vettiger等人，IBM Journal Research Development,第 44卷，No. 3, 2000年 3 月的"The millipede-more than 1,000 tips for future AFM data storage”中。存储设备具有基于存储介质的机械x_、 y-扫描的读写功能，其中探针阵列各具有一个尖端(tip)。在操作(存储介质的相关领域) 过程中，探针与各探针扫描并联操作。存储介质包括聚合物层。各自具有5-20纳米顶点直径的尖端以接触方式沿着聚合物层表面移动。通过对探针施加小力使得探针尖端可接触存储介质表面来实现接触模式。为此，探针包括悬臂，在悬臂的末端部分带有尖端。在聚合物层中以压痕标记或非压痕标记表示位。在设备以读/写模式操作的过程中，当悬臂沿着聚合物层的表面移动时，悬臂对这些地形变化有响应。通过热力学记录在聚合物表面上形成压痕标记。这通过加热就聚合物层而言以接触模式操作的各个探针而实现。尖端的加热通过致力于写/形成压痕标记的加热器而实现。聚合物层在其接触经加热的尖端的地方局部软化。结果在层上产生例如具有尖端(用于压痕形成)的纳米级直径的压痕。读也通过热力学概念完成。使用致力于读/感应压痕标记过程的加热器加热探针。使用未与尖端连接的单独加热器并因此不加热探针，或者加热探针但是不致引起加热其相连的尖端，即加热温度不足够高至软化聚合物层，如写所必需的那样。热感应基于如下事实当探针在压痕中移动时探针和存储介质之间的热导变化，因为热传递在这种情况下更有效。其后果为加热器的温度降低并由此也改变加热器的电阻。然后测量该电阻变化并用作测量信号。对于该类热探针存储应用，通过聚合物的压痕力学和限制介质和尖端层的需要而定义介质需求。优选地，玻璃化转变温度应该得以最小化，但聚合物也应该是热稳定的。聚合物的热稳定性通过交联和使用具有特殊热稳定性的聚合物实现。交联通常产生需要高力以形成压痕的硬质材料并因此导致增加的尖端磨损。对于中等写速度，可使用较高温度以最小化力和尖端磨损。由于写温度随着写速度增加，在热和力之间的该折衷对于需要以其最大设计温度操作悬臂加热元件的快写是不可能的。因此，需要提供制备数据存储介质的方法，其调和为了介质耐磨性的高交联密度和为了软写条件的低玻璃化转变温度的相互冲突的要求。
发明概述根据本发明的第一方面，提供在基材表面上制备用于以地形特征(topographic feature)形式存储数据的数据存储介质的方法，其包括如下步骤(a)在基材表面上沉积交联剂，所述交联剂包含至少三个炔基(即包含至少三个碳-碳三键)；(b)固化沉积的交联剂，由此制备基材的改性表面，从而在基材表面上获得交联聚合物层形式的数据存储介质。根据本发明的第一方面，将交联剂层沉积在基材表面上。在沉积交联剂的同时或之后，将沉积的交联剂固化，由此获得包含固化交联剂的层。该层表现出高交联密度。在一个实施方案中，基材可为例如包含可固化聚合物，特别是在聚合物主链中或在该聚合物的端基中具有炔基的聚合物的支撑层。在另一实施方案中，基材可为模板，固化的交联剂层可由该模板转移至目标层，特别是聚合目标层。通过分别固化交联剂和交联剂层，至少三个炔基重构以形成梯形网络，这在分子之间和如果适用，在分子和用作基材的支撑层的聚合物之间提供强化学键。因此，根据本发明，获得包含沉积在/转移至软底层的薄、硬壳的双层材料。根据本发明的第一方面的一个实施方案，通过交联剂从源的蒸发和在用作目标的基材表面上的至少部分沉积进行交联剂在基材表面上的沉积。通过使用该技术，可将极薄层聚合物沉积在基材上；在固化处理过程中没观察到去湿现象(由于例如5纳米厚度的薄层的不稳定性)。相反，使用其它沉积方法如旋涂导致去湿现象。使用降低基材表面能的表面活性剂未解决该问题；不能避免旋涂聚合物的去湿。根据本发明的第一方面的另一实施方案，交联剂选自2民和/或观'4结构的化合物。Z和Z'表示连接结构部分，特别是芳族连接基，其连接包含炔基的取代基(Z具有3 个取代基R和Z’具有至少4个取代基R，每个取代基R包含至少一个炔基；取代基R分别与Z和Z’共价键合)。例如，Z可以为1，3，5-取代的六元芳环或者1，2，4_取代的六元芳环。此外，连接结构部分可包含多于一个芳环。例如，至少两个环的每一个可包含至少两个取代基R。例如，Z’可包含2个经由单键或亚烷基-或亚芳基-连接基或氧原子连接的六元芳环。例如， 所述V的2个六元芳环的每一个可为3，5-取代或3，4-取代芳环。此外，可以包含三个芳环，这些至少三个环各自具有至少一个含有至少一个炔基的取代基R。可替代地，Z和Z'可为脂族连接结构部分，特别是导致所需的特别排列取代基R 的结构部分(ζ具有3个取代基R和Z’具有4个取代基R，各个取代基R包含至少一个炔基)。ZR3和/或观‘4结构的交联剂的取代基R相互随机独立地表示包含至少一个炔基的结构部分和取代或未取代芳族结构部分或氢原子，或者由炔基和取代或未取代芳族结构部分或氢原子组成。通常所有取代基R相同；极性较低的交联剂结构导致交联剂易于蒸发。优选地，连接结构部分Z或Z'表示
权利要求
1.一种在基材表面上制备用于以地形特征形式存储数据的数据存储介质的方法，其包括以下步骤(a)在基材表面上沉积交联剂，所述交联剂包含至少三个炔基，(b)固化沉积的交联剂，由此制备基材的改性表面，从而在基材表面上获得交联聚合物层形式的数据存储介质。
2.根据前述权利要求所述的制备数据存储介质的方法，其中步骤(a)通过交联剂的蒸发和将交联剂蒸气沉积在基材表面上进行。
3.根据前述权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法， 其中所述交联剂具有ZR3*/或Z' R4结构，其中，Z和V具有相关的芳族和/或脂族连接结构部分，和R相互随机独立地表示包含炔基的结构部分和取代或未取代芳族结构部分和/或在炔的末端碳原子上的氢原子。
4.根据前述权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法， 其中所述连接结构部分Z或Z'表示
5.根据前两个权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法，其中R相互随机独立地表示包含取代炔基的结构部分、间-或对-取代亚苯基结构部分和/或苯基。
6.根据前述权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法， 其中R相互随机独立地表示
7.根据前述权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法，其中所述交联剂能在小于300°C、优选小于250°C的温度下、最优选在150-200°C的温度下蒸发。
8.根据前述权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法， 其中所述交联剂具有低于约900道尔顿、优选270-800道尔顿的分子量。
9.根据前述权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法， 其中所述基材为模板，且在步骤(b)之后进行如下步骤(c)使在步骤(b)中制得的改性表面与目标层表面接触，由此获得包括具有交联聚合物层的基材和与改性表面相邻的目标层的组件；和(d)通过将液体引入在步骤(c)中获得的组件的环境而将其上具有数据存储介质的目标层转移至在目标表面上的至少一个相邻区域上，其中步骤(C)和(d)的目标层为用于交联聚合物层的支撑层，且数据存储介质在支撑层的表面上获得。
10.根据前述权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法，其中模板的表面为亲水表面，且在步骤(d)中引入的液体包括极性液体。
11.根据前两个权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法，其中模板的表面包括如下之一的表面云母基材、火焰退火玻璃基材、在硅基材上的氧化硅层和(100)表面钙钛矿基材盐层。
12.根据前三个权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法，其中在步骤(a)中，将交联剂和共聚单体的混合物沉积在基材表面上，所述共聚单体包含至少两个炔基，和在步骤(b)中，对沉积的交联剂和沉积的共聚单体的混合物进行固化，由此制得交联聚合物层并获得改性表面。
13.根据权利要求1-8任一项所述的制备数据存储介质的方法，其中所述基材为包含一种或多种含炔基的可交联聚合物的支撑层，其中在步骤(b) 中，对沉积的交联剂和可交联聚合物进行固化，由此制得交联聚合物层以在支撑层的表面上获得数据存储介质。
14.如前述权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法，其中所述支撑层包含一种或多种聚芳醚酮聚合物和/或聚酰亚胺低聚物，所述一种或多种芳醚酮聚合物和/或聚酰亚胺低聚物各自具有至少两个末端，各末端具有两个或更多个苯基乙炔基结构部分。
15.如前述权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法，其中步骤(b)在330-450°C、优选350-450°C和最优选400-450°C的温度下进行。
16.如前述权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法， 其中所述数据存储介质的厚度为至少5纳米。
17.如前述权利要求任一项所述的制备数据存储介质的方法， 其中步骤(a)通过等离子沉积进行。
18.一种根据前述权利要求任一项所述方法获得的用于以地形特征形式存储数据的数据存储介质。
19.一种数据存储设备，其包括根据前述权利要求任一项所述的用于以地形特征形式存储数据的数据存储介质和至少一个用于写和/或读存储在数据存储介质中的数据的探针。
全文摘要
本发明涉及一种在基材表面上制备用于以地形特征形式存储数据的数据存储介质的方法。该方法包括其中将包含至少三个炔基的交联剂沉积在基材表面上的第一步骤。在第二步骤中，将沉积的交联剂固化以在基材表面上获得交联聚合物层形式的数据存储介质。本发明进一步涉及通过该方法获得的数据存储介质，和包括该数据存储介质的数据存储设备。
文档编号G11B9/00GK102197429SQ200980142065
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月15日 优先权日2008年10月23日
发明者A·W·科诺尔, B·W·格茨曼, D·皮莱斯, U·T·杜里格 申请人:国际商业机器公司