自组装磁存储记忆体及其形成方法
【专利摘要】本发明提供自组装磁存储记忆体，包括记忆体本体，记忆体本体包括圆盘形硬盘衬底，硬盘衬底一其圆心为中心，设有若干条环形轨道凹槽，轨道凹槽中设有二氧化硅纳米球阵列，二氧化硅纳米球接触空气的表面设有铁铂薄膜，形成铁铂纳米点阵。自组装磁存储记忆体的形成方法，步骤为：采用光刻技术，在在硬盘衬底上蚀刻出环形轨道凹槽；再通过纳米自组装微加工手段，在轨道凹槽内制备二氧化硅纳米球阵列；最后将铁铂薄膜生长于二氧化硅纳米球上，形成规则的铁铂纳米点阵。本发明的自组装磁存储记忆体，最大限度地降低了磁畴间的耦合效应；在满足高磁记录密度条件的同时兼具环境稳定性的优越性。本发明的自组装磁存储记忆体的形成方法,突破传统连续磁存储介质的物理瓶颈。
【专利说明】自组装磁存储记忆体及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超高密度磁存储【技术领域】，尤其涉及一种高密度垂直磁存储，高密度离散介质存储的自组装磁存储记忆体，及超高真空磁性材料蒸镀技术及纳米点阵自组装加工的自组装磁存储记忆体的形成方法。
【背景技术】
[0002]计算机中的信息操作是建立在二进制基础上的。这反映在基础层面上便是计算机磁盘中的两种不同磁畴磁化方向，分别对应“O”和“ I ”。自计算机问世以来，磁记录就一直面临着在保证存储稳定性的前提下，不断提升存储密度的问题。磁盘中每一块均匀磁化的区域称为一个磁畴，对应一个字节。因此，磁畴尺寸的大小就直接决定了磁盘的存储密度。目前市场上普遍应用的磁记录技术密度约为100Gb/inch2,相应的磁畴特征尺寸约lOOnm。
[0003]从物理层面上讲，相邻磁畴间的耦合效应是限制磁存储密度进一步提高的一个理论瓶颈。也即，当代表两个不同二进制字节的磁畴相互靠近时，彼此间会产生较强的电磁干扰，从而使信号被打乱。
[0004]从磁记录方式上区分，当下的磁存储可以区分为垂直记录和平行记录两种。垂直磁记录中磁畴的磁化方向竖直排列在磁盘平面上，回避了相邻磁畴间磁极相对的局面,耦合效应较平行磁记录低出许多。
[0005]从磁记录介质上区分,磁存储又可分为连续介质记录和离散介质记录两种。离散介质记录运用纳米微加工手段将存储载体的各个磁畴进行物理分割，从而有效地降低了耦合效应，是未来磁存储的重要发展方向。
[0006]除了磁畴间的必要间距，每个磁畴自身的尺寸也是制约着磁存储密度进一步提升的又一物理瓶颈。也即，磁畴磁化方向的稳定性存在着一个量子物理极限一超顺磁极限，当每一个磁畴对应的磁各向异性能Ea降低到与热激发能KBT相比时(其中，KB代表玻尔兹曼常数，T代表温度)，磁畴磁化方向就会因热扰动而发生翻转，导致存储信息的丢失。磁各向异性能由Ea=KuV决定(其中，Ku代表磁各项异性常数，V代表磁畴体积)，随磁畴尺寸的降低而减小，从而逼近超顺磁极限。因此，在对高密度存储的追求中，人们需要从材料性质出发，寻找具备高磁各向异性常数Ku存储介质。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种高密度垂直磁存储，高密度离散介质存储的自组装磁存储记忆体，及超高真空磁性材料蒸镀技术及纳米点阵自组装加工的自组装磁存储记忆体的形成方法。
[0008]为了实现上述目的，本发明提供的自组装磁存储记忆体，包括:记忆体本体，记忆体本体包括圆盘形硬盘衬底，硬盘衬底一其圆心为中心，设有若干条环形轨道凹槽，轨道凹槽中设有二氧化硅纳米球阵列，二氧化硅纳米球接触空气的表面设有铁钼薄膜，形成铁钼纳米点阵。[0009]在一些实施方式中，铁钼薄膜在二氧化硅纳米球表面其随纬度梯度形成连续的厚度变化，在二氧化硅纳米球边缘处厚度减小为零，自然地隔离了相邻二氧化硅纳米球之间的磁耦合关联。
[0010]在一些实施方式中，二氧化硅纳米球的直径为20nm-50nm。
[0011]在一些实施方式中，铁钼薄膜最高点的厚度为10nm。
[0012]在一些实施方式中，轨道凹槽的宽度为二氧化硅纳米球直径的整数倍。
[0013]在一些实施方式中，每一个铁钼纳米点阵形成一个单磁畴，对应一个独立二进制字节。
[0014]自组装磁存储记忆体的形成方法，包括以下步骤:
S1:采用光刻技术，在在硬盘衬底上蚀刻出环形轨道凹槽；
52:通过纳米自组装微加工手段，在轨道凹槽内制备二氧化硅纳米球阵列；
53:将铁钼薄膜生长于二氧化硅纳米球上，形成规则的铁钼纳米点阵。
[0015]在一些实施方式中，二氧化硅纳米球通过过四乙氧基硅烷的水解及自然沉降生成。
[0016]在一些实施方式中，步骤S2中铁钼薄膜的生成方式为:在超高真空条件下，铁钼薄膜通过正常竖直角度的电子束蒸镀生长在二氧化硅纳米球上。
[0017]本发明的自组装磁存储记忆体具有以下优点:
1.本发明的自组装磁存储记忆体，整合了垂直记录及离散介质存储的双重优势，最大限度地降低了磁畴间的耦合效应；同时，还是为数不多的具备高磁各向异性常数Ku的理想材料。将铁钼磁存储记忆体制造成具有周期结构的纳米点阵，阵列中每个纳米点形成离散的单磁畴，存储一个二进制字节的信息。相关科学研究已表明，这样的铁钼纳米点阵具有垂直磁化的的特性，可作为垂直记录载体。此外，铁钼材料具有高的磁各向异性常数7X107ergS/cm3，且不含稀土元素，在满足高磁记录密度条件的同时兼具环境稳定性的优越性。
[0018]2.本发明的自组装磁存储记忆体的形成方法，以铁钼材料的高磁各向异性常数及垂直磁化性质为基础，提出离散纳米点阵的设计及制造方案，突破传统连续磁存储介质的物理瓶颈。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明一种实施方式的自组装磁存储记忆体的结构示意图；
图2为图1所示的自组装磁存储记忆体中铁钼纳米点阵的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步的详细描述说明。
[0021]显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]图1至图2示意性地显示了根据本发明一种实施方式的自组装磁存储记忆体及其形成方法。[0023]如图1所示,本发明的自组装磁存储记忆体,包括记忆体本体I,记忆体本体I包括圆盘形硬盘衬底101，硬盘衬底101 —其圆心为中心，设有若干条环形轨道凹槽1011，轨道凹槽1011中设有二氧化硅纳米球1012阵列。
[0024]轨道凹槽1011的宽度为二氧化硅纳米球1012直径的整数倍，由此制约二氧化硅纳米球1012的自组装排列，使其规整完备地分布在轨道凹槽1011内。在本发明的此实施方式中，二氧化娃纳米球1012的直径为50nm,对于特征尺寸为50nm的二氧化娃纳米球1012,设计轨道凹槽1011的宽度为0.5um,因此，每条轨道凹槽1011中沿硬盘半径方向恰好可存放10个二氧化硅纳米球1012。
[0025]二氧化硅纳米球1012接触空气的表面设有铁钼薄膜1201，形成铁钼纳米点阵。铁钼薄膜1201在二氧化硅纳米球1012表面其随纬度梯度形成连续的厚度变化，在二氧化硅纳米球1012边缘处厚度减小为零，自然地隔离了相邻二氧化硅纳米球1012之间的磁耦合关联。在本发明的此实施方式中，铁钼薄膜1201最高点的厚度为10nm。
[0026]综上，本发明的自组装磁存储记忆体。每一个铁钼纳米点阵形成一个单磁畴，对应一个独立二进制字节。
[0027]自组装磁存储记忆体的形成方法，从技术层面上看，可以通过纳米自组装微加工手段实现，包括以下步骤:
51:采用光刻技术，在在硬盘衬底101上蚀刻出环形轨道凹槽1011 ；
52:通过纳米自组装微加工手段，在轨道凹槽1011内制备二氧化硅纳米球1012阵列； 其具体方法为:通过过四乙氧基硅烷的水解及自然沉降在硬盘衬底101上生成规则的
非晶二氧化硅纳米球1012阵列，化学反应如下:`
【权利要求】
1.自组装磁存储记忆体，其特征在于，包括记忆体本体(1)，所述记忆体本体(I)包括圆盘形硬盘衬底(101)，所述硬盘衬底(101) —其圆心为中心，设有若干条环形轨道凹槽(1011)，所述轨道凹槽(1011)中设有二氧化硅纳米球(1012)阵列，所述二氧化硅纳米球(1012)接触空气的表面设有铁钼薄膜(1201)，形成铁钼纳米点阵。
2.根据权利要求1所述的自组装磁存储记忆体，其特征在于，所述铁钼薄膜(1201)在所述二氧化硅纳米球(1012)表面其随纬度梯度形成连续的厚度变化，在所述二氧化硅纳米球(1012)边缘处厚度减小为零，自然地隔离了相邻二氧化硅纳米球(1012)之间的磁耦合关联。
3.根据权利要求2所述的自组装磁存储记忆体，其特征在于，所述二氧化硅纳米球(1012)的直径为 20nm-50nm。
4.根据权利要求2所述的自组装磁存储记忆体，其特征在于，所述铁钼薄膜(1201)最高点的厚度为10nm。
5.根据权利要求1至4中任一所述的自组装磁存储记忆体，其特征在于，所述轨道凹槽(1011)的宽度为所述二氧化硅纳米球(1012)直径的整数倍。
6.根据权利要求5所述的自组装磁存储记忆体，其特征在于，每一个所述铁钼纳米点阵形成一个单磁畴，对应一个独立二进制字节。
7.自组装磁存储记忆体的形成方法，其特征在于，包括以下步骤: 51:采用光刻技术，在在硬盘衬底(101)上蚀刻出环形轨道凹槽(1011)；52:通过纳米自组装微加工手段，在轨道凹槽(1011)内制备二氧化硅纳米球(1012)阵列； 53:将铁钼薄膜(1201)生长于所述二氧化硅纳米球(1012)上，形成规则的铁钼纳米点阵。
8.根据权利要求7所述的自组装磁存储记忆体的形成方法，其特征在于，所述二氧化硅纳米球(1012)通过过四乙氧基硅烷(Si (0C2H5)4)的水解及自然沉降生成。
9.根据权利要求7所述的自组装磁存储记忆体的形成方法，其特征在于，所述步骤S2中铁钼薄膜(1201)的生成方式为:在超高真空条件下，铁钼薄膜(1201)通过正常竖直角度的电子束蒸镀生长在二氧化硅纳米球(1012)上。
【文档编号】G11B5/62GK103456319SQ201310301930
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年7月18日 优先权日:2013年7月18日
【发明者】徐永兵, 杨阳 申请人:江苏海纳磁性纳米新材料科技有限公司