专利名称：由纳米级粒子形成的磁存储介质的制作方法
(本专利申请涉及名为“生产过渡金属纳米级粒子的方法”的申请序列No.09/127005，该申请由Christopher B.Murray和ShouhengSun在与本专利申请相同的日期申请，此处引作参考。)本发明涉及一种信息位存储密度非常高的磁存储介质。更具体地，本发明涉及一种利用纳米级磁粒子在衬底上形成粒子层而得到的磁存储介质。
就集成电路和数据存储介质的制作而言，对衬底制作布线图案是关键的。众所周知，常规光刻制作布线图案技术对尺寸的限制是不能小于0.1微米(100nm)，对该限制的描述见S.Okazaki的综述“用于超大规模集成电路的光刻技术”(SPIE会刊，卷2440，第18页)。期望把深紫外光(“DUV”)光源的光刻技术应用于特征尺寸小至约0.05微米(50nm)的电路和介质制作中，但对于更小的特征尺寸则不行。目前，还没有对固体衬底以1-50nm数量级横向制作布线图案/织构的廉价方法，该数量级远小于现有光刻技术特征尺寸。
目前可期望将DUV光刻技术扩展至横向尺寸为约50nm，但这种扩展是不可靠和昂贵的。在尺寸小于约50nm时，可以考虑使用X射线光刻技术和远紫外光光刻技术，但两者都需要庞大的资金投入(都用于幅射源和配套光学系统)。基于光刻技术的包括电子束和扫描头的直接写入系统正在开发中，但制作布线图案工艺的阶段性使其制造缓慢。微接触印制和纳米级刻制光刻技术是新型制作布线图案技术，它承诺可用于小于或约50nm特征尺寸，但这些方法在目前没有得到很好的证明。最理想的是希望有一种廉价、大面积的，不需要光刻的横向制作布线图案的方法，并且该方法适用于特征尺寸小于50nm。
就磁存储介质，例如在其上有磁粒子涂层的磁带和磁盘而言，获得高密度存在一些困难。例如，在柔性介质上使用常用的磁粒子涂层时，单个粒子直径的较大变化使最小信息位存储尺寸增大，因而降低所获得的面积信息位存储密度。就有时称之为“硬驱动”盘的常规刚性存储介质而言，经常通过溅射淀积施加磁膜。所得到的粒子尺寸和粒子间距的较大程度的分散导致有效面积位密度低和不希望有的低信噪比。即使在粒子直径的数量级和均匀性可接受时，由于相互磁吸引的粒子凝聚成粒子结块，强烈的粒子交互作用经常导致最小信息位存储尺寸的显著增加，由此降低所获得的面积信息存储位密度(例如，以每平方英寸位数测量)。事实上，尽管有些开发人员希望到2010年达到每平方英寸40千兆位，但目前所获得的面积信息存储位密度为大约每平方英寸10千兆位。
制作直径在5-50nm范围内的单分散性磁粒子(例如钴)的方法在前述Murray等的美国专利申请No.09/127005中已有描述，它与本专利申请同时申请。具体地，Murray等专利申请描述了平均直径为D和尺寸分布标准偏差为5％的钴磁粒子的形成，此处D＝8-10nm。
对由橡胶浆或其它聚合物制成的40-70nm粒子自组装方法的描述见《Langmuir》，1995，卷11，第333页，Micheletto等著，和《Langmuir》，1997，卷11，第2538页，Du等著。对形成小粒子薄膜的一般方法的描述见Nagayama的美国专利No.5505996。而且，对5-10nm尺寸半导体粒子有序排列的形成的描述见《科学》，1995，卷270，第1335页，Murray等著和《材料化学》，1994，卷6，第216页，Dabbousi等著。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，这种粒子具有强烈的磁相互作用而导致凝聚和其它问题。
本发明的一般目的在于，制作的呈直径不超过50nm的磁粒子层(单粒子层或多粒子层)形态高度有序且有周期性的排列，并将所述排列稳定在衬底表面上，尽管由于磁吸引作用使得这种磁粒子有凝聚在一起的强烈趋势而阻止这种有序粒子层的形成。
本发明的另一个一般目的在于，控制组成所述排列的纳米数量级磁粒子之间的间隔(分隔距离)，该间隔约为1-10nm。
本发明的具体目的在于，在所述排列内使用选定磁性材料的磁粒子；用坚固的保护性膜涂敷在磁粒子排列上；并且由此制作具有面积位密度超过每平方英寸100千兆位甚至接近高达每平方英寸1012位(1万亿位)的磁存储介质。
本发明进一步的目的在于，使用简单的化学自组装程序(非光刻法或接触印制法)以在衬底表面上制作上述纳米级粒子有序排列。
因此，本发明提供一种磁存储介质，其中包含a)具有表面的衬底，b)以间隔基本均匀的相互关系布置在上述表面的粒子层，所述粒子具有基本均匀的不超过50纳米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、这些元素的金属间化合物、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物、以及钡铁酸盐和锶铁酸盐的组中选取，以及c)包围粒子并粘附于表面以保持上述间隔基本相同的的涂层。
优选地，磁存储介质包含布置于粒子之上以保护它们免受磨损的耐磨涂层，耐磨涂层优选地包含有从包括金刚石结构碳、无定形碳、无定形硅、铝氧化物及硅氧化物的组中选取的材料。可选地，磁粒子具有基本均匀的不超过20纳米的直径且可用选自于包括金、银、铂和钯的组中的贵金属材料涂敷。
进一步地，粒子层可包含由间隔基本相同的粒子形成的多粒子层，这些粒子距衬底表面的距离不同。在一具体示例形式中，这种多粒子层可包括有第一单粒子层，其上有保持粒子相互间隔关系的上述涂层和布置于上述涂层之上的第二单粒子层。
根据另一实施例，亲和层可布置在磁粒子之间并以选定的图案布置在衬底的至少一部分表面上，亲和层由亲和材料组成，该亲和材料最好能使前述粒子以所述选定的图案被吸引和保留在衬底表面上。这种亲和材料可包含以通式X-R-Y表示的二官能分子，其中X和Y为活性端基，R为优选地含有3-22个碳原子的碳氟化合物或烃链。
官能团X和Y可从以下选取磺酸类 R-SO2OH亚硫酸类R-SOOH次磷酸类R2POOH膦酸类 R-OPO(OH)2羧酸类 R-COOH硫醇类 R-SH三甲氧基硅烷R-Si(OCH3)3三乙氧基硅烷R-Si(OCH2CH3)3三氯硅烷R-SiCl3在给定的亲和分子中，化学官能团X和Y可以是相同的，尽管由于衬底表面和纳米级粒子表面一般由不同材料组成，它们一般并不相同。
亲和层的一个实例为三甲氧基甲硅烷基丙烷硫醇，可表示为(CH3O)3Si-CH2-CH2-CH2-SH，并可选择性地将用贵金属涂敷过的纳米级晶粒粘固在硅氧化物表面。
对于本专利申请来说，“基本均匀的直径”应理解为磁粒子直径的特征为标准偏差小于平均直径的10％。
本发明还提供一种在衬底表面上形成磁存储介质的方法，其中包括以下步骤a)制备涂敷有机稳定剂材料的磁粒子在溶剂中的悬浊液，所述磁粒子具有基本均匀的不超过50纳米的直径，所述粒子从包括元素Co、Fe、Ni、Mn、Sm、Nd、Pr、Pt和Gd、这些元素的金属间化合物、二元合金和三元合金、及除Fe之外还进一步包括前述元素中的至少一种元素的铁氧化物、以及钡铁酸盐和锶铁酸盐的组中选取，b)将所述悬浊液涂敷在所述衬底的所述表面上，以及c)蒸发所述溶剂由此在所述衬底的所述表面上形成所述磁粒子的层，这些粒子涂敷有所述有机稳定剂材料，所述磁粒子通过所述有机稳定剂材料在所述表面上保持间隔基本均匀的相互关系。
优选地，该方法还包括下列步骤d)除去有机稳定剂材料，以及e)在磁粒子之上涂敷粘附涂层以保持它们的上述间隔基本均匀的相互关系，粘附涂层可选为耐磨的。
可选地，有机稳定剂材料的除去是用加热法、干式蚀刻法和真空法中的至少一种方法通过蒸发来实施的。
优选地，有机稳定剂材料包含R-X形式的长链有机化合物，其中的R为从包括以下成分的组中选取1)直线或分支形式的烃链，所述烃链包含6-22个碳原子，2)直线或分支形式的碳氟化合物链，所述碳氟化合物链包括6到22个碳原子；以及其中的X选自于羧酸，膦酸，次磷酸，磺酸，亚硫酸和硫醇。有机稳定剂材料的一个理想选择是油酸。
图1为钴粒子的有序单粒子层的透射电子显微照片(TEM)，每一黑点代表一个直径8nm的Co粒子，且图示出有序单粒子层(不仅是单个粒子)的电子衍射图案。
图2示出用于在衬底上形成本发明磁存储介质的制作方法的一般步骤。
图3示出图2磁存储介质的平面图。
图4为基于单分散性纳米级Co粒子的多粒子层的磁存储介质的剖面图。
图5为另一磁存储介质的剖面图，该磁存储介质基于单分散性纳米级Co粒子的两个有序单粒子层。
图6为图4中Co粒子的有序多粒子层的透射电子显微照片(TEM)，每一黑点代表一个直径8nm的Co粒子。
图7a和7b示出局部改变衬底上不同区域性能的一般方法。
图1为钴粒子的有序单粒子层的透射电子显微照片(TEM)，每一黑点代表一个直径8nm的粒子。黑点被有机稳定剂层有规则地分隔开，该有机稳定剂层在粒子间表现为颜色较浅的区域。TEM在PhilipsEM 420显微镜上以120KV电子束能量记录。
图2示出形成本发明磁存储介质的一般制作方法在衬底5上形成纳米级磁粒子1的周期性排列或层4，然后在层4内稳定粒子1的位置。
首先，根据前述Murray和Sun的专利申请No.09/127005中的方法，制作直径约为5-20nm(“纳米级粒子”)的铁磁粒子1的单分散性试样。粒子1包括由有机稳定层3包围的无机芯2。通过恰当选择有机稳定层3，粒子1在如十二烷这样的烃类溶剂中可溶。依据前述Murray等的专利申请No.09/127005中的方法，制备装有十二烷和前述可溶于十二烷的铁磁粒子1的瓶子。作为一简单实例，所述粒子1的浓度可以为在0.01升十二烷中约有0.1克的粒子。
用于本发明的纳米级磁粒子包括从包括元素Co、Fe、Ni、Mn、Sm、Nd、Pr、Pt和Gd、及这些元素的金属间化合物、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物、以及钡铁酸盐和锶铁酸盐的组中选取的磁性材料。
可选地，该粒子可为CoPt合金(ConPt，n＝1，3或0.33)，其中CoPt(n＝1)最易于制作，所述合金的组合物在纳米级粒子中均匀分布。可选地，每一粒子1有两层结构，包括有由贵金属层(Pt、Au、Ag、Pd的“壳”)包围的铁磁芯(Co、Fe、Ni)。这种贵金属壳能保护磁芯免于氧化，并且对在粒子1和衬底5的表面之间形成共价键也是有用的。优选的衬底是Si晶片，或为玻璃衬底，要求其表面是平坦的。理想地，衬底均方根粗糙度应近似于粒子直径，以下称为“D”。
本发明纳米级粒子磁1的直径D优选为5-15nm。本发明的一个重要特征是当粒子1有基本均匀的直径—即纳米级粒子的尺寸分布较窄时，最适于形成最佳有序的、周期性的单粒子层4。具体地，希望粒子直径分布的标准偏差小于10％，其中优选7％或更小。例如图1描绘的单粒子层包括尺寸分布为5％的Co粒子。粒子直径分布应当小于10％。优选分布为7％(或更小)。尽管狭窄的尺寸分布是最佳的，按照本发明也可形成较宽的尺寸分布和有不完善排列次序的单粒子层排列。
如图2所示，粒子1包含上述无机磁芯2，并由有机稳定剂层3包围，该有机稳定剂层的有效厚度为约1-5nm，优选2-4nm。适合有机稳定剂层3的分子包括R-X形式的长链有机化合物，其中的R从包括以下成分的组中选取1)直线或分支形式的烃链，所述烃链包含6-22个碳原子，2)直线或分支形式的碳氟化合物链，所述碳氟化合物链包括6到22个碳原子；其中的X选自于羧酸，膦酸，次磷酸，磺酸，亚硫酸和硫醇。前述有机稳定剂层3的有效厚度可通过改变碳链长度来调整，可将具有18碳链的油酸作为廉价方便的实例(有效厚度2nm)。
通过任何适当的方法，将纳米级粒子1的有序粒子层4在衬底5上形成为单粒子层。例如，如《科学》，1995，卷270，第1335页，Murray等著中所描述的，可使用从均匀厚度的膜上缓慢蒸发溶剂的方法。十二烷或其它合适的溶剂可由风干或在炉中加热到约40℃(或略微再高一点的温度)除去。本发明的有序排列随溶剂的缓慢除去而形成，形成所述排列的驱动力是互相靠近的Co粒子1的油酸有机稳定剂层3之间的吸引力。一些方法可用于涂敷包含粒子和溶剂的悬浊液的均匀厚度膜，这些方法包括但不限于浸渍涂敷法、旋涂法和以受控速度沿平行于衬底表面运动的刮片涂敷法。
作为替代，如M.C.Petty著，“Langmuir-Blodgett膜介绍”(牛津大学出版社1996年版权，纽约，ISBN#0 521 41396 6)中所描述的Langmuir-Blodgett组装方法，可用于形成粒子有序单粒子层。
应指出，迄今为止使用的是湿式化学处理法，接下来将使用干式真空处理法。把试样置于等离子体增强化学汽相淀积(PE CVD)设备或类似的等离子反应器中。如果需要可现在除去有机稳定剂涂层3(见图2步骤1)。适用于步骤1的方法为在真空中加热、暴露于紫外光中和暴露于氧等离子体中。(如果使用后者，用氢等离子体照射以除去磁纳米级粒子1的层4中的所有氧化物)。作为替代，可将前述有机稳定剂涂层3保留在原位。
在打乱有序粒子层排列4之前，和在允许纳米级粒子改变位置之前，可在封装步骤中淀积保护性涂层7(见图2步骤2)，以把单粒子层4中的纳米级粒子固定并保护粒子层4。涂层7必须坚固且粘附于衬底5上。适用于保护性涂层7的材料包括金刚石结构碳(DLC)、无定形C或Si、和诸如铝氧化物或Si氧化物的氧化物。涂层7的优选材料是金刚石结构碳(DLC)，通过加热衬底5到约100-300℃并使试样暴露在己烷等离子体(或类似的碳源分子)中进行淀积。涂层7的优选厚度为至少10nm，且更合适地为20-50nm厚。可以认为涂层7可用本领域技术人员所共知的任何适当方法来淀积，例如，利用等离子体增强化学汽相淀积(PE CVD)设备或反应溅射设备的方法。而且，在用于从粒子1除去有机稳定剂层3的相同容器或设备中淀积涂层7可能更方便。
在图2步骤1(保护性涂层7没有示出)后，图3示出了本发明优选实例的平面图。呈纳米级粒子状态的位之间的间距B为约12nm。在此实例中，每一Co纳米级粒子位的优选直径(D)为8nm，粒子间的优选距离(E)为约4nm(见图2A，在除去有机涂层前，距离E2倍于所述涂层的有效厚度)。所得到的信息密度若用1磁粒子/位表示，为每平方英寸6×1012(6万亿位)。相比之下，用磁性薄膜而不是磁性纳米级粒子的现有技术获得的密度是约每平方英寸109-1010(1至10千兆位)。
前述实施例有效使用了纳米级粒子有序排列，具体地使用了在一单粒子层上有序排列的磁粒子。可以理解，本发明有序排列的替代实例可使用这种纳米级粒子多粒子层。当采用多值记录方案时，基于磁粒子的多粒子层的磁性记录介质就会特别有用，其中每一个磁性记录位会被分配超过2个值，例如3个或4个值，并因此可获得更大的信息存储密度。图4和图5所示的磁性记录介质对三值记录方案的简单情况会有用，其中每一位的3种磁性状态已限定并且这3种磁性状态是所有粒子具有平行的向上磁矩、所有粒子具有平行的向下磁矩以及1/2粒子自旋向上+1/2粒子自旋向下。粒子的多粒子层仅仅是比有序单粒子层在每单位面积上放置更多的磁粒子，导致对于给定位面积可产生更大的磁化信号。
图4是磁记录介质的剖面图，该磁记录介质基于单分散性纳米级Co粒子1的多粒子层4A。如图4所示，记录介质包括衬底5、底涂层6(涂敷于衬底上)，纳米级粒子密集堆积的多粒子层4A和保护性涂层7。衬底5可为刚性的(例如玻璃或Si晶片)或柔性的例如聚合塑料盘片。底涂层6，涂敷于衬底5之上以促进有序多粒子层的形成和使粒子1和衬底5之间的化学链接能够形成，可优选地包含是有X-R-Y形式的二官能分子的亲和材料，其中R选自有3-22个碳原子的碳氟化合物和烃链，而X和Y从以下选取磺酸类 R-SO2OH亚硫酸类 R-SOOH次磷酸类 R2POOH膦酸类 R-OPO(OH)2羧酸类 R-COOH硫醇类 R-SH三甲氧基硅烷 R-Si(OCH3)3三乙氧基硅烷 R-Si(OCH2CH3)3三氯硅烷 R-SiCl3多粒子层4A优选地通过从均匀厚度膜上蒸发溶剂而在底涂层6上形成，该膜为纳米级粒子在例如十二烷的溶剂中的溶液。
图4中的纳米级粒子可优选地具有如上参照图2所述的化学成分和尺寸分布。一般说来，磁性材料从包括元素Co、Fe、Ni、Mn、Sm、Nd、Pr、Pt和Gd、及这些元素的金属间化合物、二元合金和三元合金、及还包括前述元素中除Fe之外的至少一种元素的铁氧化物、以及钡铁酸盐和锶铁酸盐的组中选取。更具体地，粒子可优选由铁磁性过渡金属(Co、Fe或Ni)组成，或由Co、Fe和Ni的二元合金或这些元素的三元合金组成。可选地，粒子可为CoPt合金(ConPt，n＝1，3或0.33)，其中CoPt(n＝1)最易于制作，所述合金的组合物在纳米级粒子中均匀分布。可选地，每一粒子有两层结构，包括有由贵金属层(Pt、Au、Ag、Pd的“壳”)包围的铁磁芯(Co、Fe、Ni)。粒子直径应为5-15nm，粒子直径分布的标准偏差应优选为小于7％，其中5％(或更小)最为优选。
图5为另一种磁存储介质的剖面图，该磁存储介质包括两层有序单分散性纳米级Co粒子层，且纳米级粒子1的粒子层4B和4C之间涂敷有保护性涂层7B。如图5所示，记录介质包含衬底5，在衬底上的底涂层6(优选但非必需有如上所述的亲和材料)，纳米级粒子1的第一粒子层4B(如图3中的有序排列)，第一保护性涂层7B，纳米级粒子1的第二粒子层4C(如图3中的另一有序排列)，以及第二保护性涂层7C。衬底5可为刚性的(例如玻璃或Si晶片)或柔性的例如聚合塑料盘片。涂层6(“底涂层”)涂敷于衬底之上以促进有序多粒子层的形成，第一涂层7B的厚度可以调整以改变第一有序单粒子层4B与每二有序单粒子层4C的相互作用。
不难理解，图6A中的结构还可以延续为更多的层。
图6为图4中Co粒子有序多粒子层的透射电子显微照片(TEM)，每一黑点代表一个直径8nm的Co粒子。最上层显示为黑色，失踪的Co粒子用白色箭头突出显示(此为有序多粒子层排列的缺陷)下面第二粒子层显示为灰点。图4的多粒子层4A是通过参照图2所述的从与上述相同粒子的溶液中蒸发溶剂而形成(图2描绘有序单粒子层的形成)但在多粒子层的情况下，优选使用更高的温度以增加粒子流动性并以更快速度除去溶剂。例如，在60℃形成其TEM照片如图6所示的多粒子层。
在此指出，衬底5上的“底涂层”6可包含亲和材料，该材料使粒子1和衬底5之间的化学链接能够形成。这种亲和材料包含X-R-Y形式的二官能分子，其中R选自有3～22个碳原子的碳氟化合物和烃链，而X和Y从以下选取磺酸类 R-SO2OH亚硫酸类 R-SOOH次磷酸类 R2POOH膦酸类 R-OPO(OH)2羧酸类 R-COOH硫醇类 R-SH三甲氧基硅烷 R-Si(OCH3)3三乙氧基硅烷 R-Si(OCH2CH3)3三氯硅烷 R-SiCl3优选地，在二官能分子的一端有三烷氧基硅烷基(优选三甲氧基硅烷和三乙氧基硅烷)，它能与SiO2和金属氧化物表面共价结合。优选使用玻璃衬底、或涂敷有SiO2的Si晶片、或在衬底上的金属氧化物涂层。优选地，在二官能分子的另一端有羧酸基、膦酸基、次磷酸基、硫酸基、亚硫酸基或硫醇基。
在使用羧酸基和硫醇基的情况下，这些基分别形成稳固的羧酸盐键和硫醇盐键，且有纳米级金属粒子或在粒子上涂敷有贵金属(金、银、铂或钯)。在这两端之间有烃链。
在图7中描述了局部改变衬底不同区域性能的一般方法。图7示出了本发明的方法，通过此方法有可能在衬底表面选定区域中产生纳米级粒子有序单粒子层，而在衬底表面剩余区域不含所述粒子。根据此方法，通过有选择性地布置纳米级粒子1的有序排列(粒子层4)，能以规定性能制作衬底5的选定区域。为完成粒子1有选择性的布置，衬底上的底涂层6包括有亲和材料(使粒子1和衬底5之间的化学链接能够形成)，如图7中步骤A所示用标准光刻方法对底涂层6(亲和涂层)制作布线图案。亲和涂层的布线图案可有任何形状，可为几何形状或任意形状，如图7所示。
如图7中步骤A对亲和层6制作布线图案后，纳米级粒子的有序单粒子层排列可参照图2用如上所述的方法形成。制作方法的结果即其中有布线图案的亲和涂层示于图7步骤B，然后仅在覆盖有亲和涂层6的选定区域中形成纳米级粒子1的有序粒子层4。选定区域就具有纳米级粒子1的粒子层4的特性。没有亲和涂层的剩余区域保持衬底5最初表面的特性。
虽然为有助于更好地理解本发明，参照优选实施例描述了本发明，本领域的技术人员会认识到，只要不背离如后附权利要求书中所述的本发明范围和精神，本发明能以各种不同的方式实施。
权利要求
1.一种磁存储介质，其中包含a)具有表面的衬底，b)以相互间隔基本均匀的关系布置在所述表面的粒子层，所述粒子具有基本均匀的不超过50纳米的直径，所述粒子包含有从包括元素Co、Fe、Ni、Mn、Sm、Nd、Pr、Pt和Gd、这些元素的金属间化合物、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物、以及钡铁酸盐和锶铁酸盐的组中选取的磁性材料，以及c)包围所述粒子并粘附于所述表面以保持所述间隔基本相同的相互关系的涂层。
2.如权利要求1所述的磁存储介质，所述磁存储介质包含有布置于所述粒子之上的耐磨涂层以保护它们免受磨损。
3.如权利要求1所述的磁存储介质，所述粒子涂敷有选自金、银、铂和钯的组中的贵金属材料。
4.如权利要求2所述的磁存储介质，所述耐磨涂层包含有选自金刚石结构碳、无定形碳、无定形硅、铝氧化物、硅氧化物的组中的材料。
5.如权利要求4所述的磁存储介质，所述粒子的直径不超过20纳米。
6.如权利要求1所述的磁存储介质，所述粒子层包含有由距所述衬底的所述表面的距离不同的、且间隔基本相同的粒子形成的多粒子层。
7.如权利要求1或6所述的磁存储介质，该介质包含亲和层，所述亲和层布置在所述粒子层之间并以选定的图案布置在所述衬底的至少一部分所述表面上，所述亲和层包含有最好能使所述粒子以所述选定的图案被吸引和保留在所述表面上的亲和材料。
8.如权利要求1或6所述的磁存储介质，该介质进一步包括亲和层，该亲和层布置在所述粒子层之间并以选定的图案布置在所述衬底的至少一部分所述表面上，所述亲和层包括X-R-Y形式的二官能分子，其中R选自有3-22个碳原子的碳氟化合物和烃链，而X和Y从以下选取磺酸类 R-SO2OH亚硫酸类R-SOOH次磷酸类R2OOH膦酸类 R-OPO(OH)2羧酸类 R-COOH硫醇类 R-SH三甲氧基硅烷R-Si(OCH3)3三乙氧基硅烷R-Si(OCH2CH3)3三氯硅烷R-SiCl3
9.如权利要求8所述的磁存储介质，其中所述衬底的所述表面是二氧化硅，所述粒子涂敷有从包括金、银、铂和钯的组中选取的贵金属，并且其中所述亲和材料包括三甲氧基甲硅烷基丙烷硫醇，其分子式为(CH3O)3Si-CH2-CH2-CH2-SH。
10.如权利要求1所述的磁存储介质，所述层包含有所述粒子的单粒子层。
11.如权利要求1所述的磁存储介质，所述粒子直径的特征在于其标准偏差小于平均直径的10％。
12.如权利要求10所述的磁存储介质，所述粒子层还包含置于所述涂层上的所述粒子的第二单粒子层。
13.一种在衬底表面上形成磁存储介质的方法，其中包括以下步骤a)制备涂敷有机稳定剂材料的磁粒子在溶剂中的悬浊液，所述磁粒子具有基本均匀的不超过50纳米的直径，所述粒子包含有磁性材料，该磁性材料从包括元素Co、Fe、Ni、Mn、Sm、Nd、Pr、Pt和Gd、这些元素的金属间化合物、二元合金和三元合金、及除Fe之外进一步包括前述元素中的至少一种元素的铁氧化物、以及钡铁酸盐和锶铁酸盐的组中选取，b)将所述悬浊液涂敷在所述衬底的所述表面，以及c)蒸发所述溶剂由此在所述衬底的所述表面上形成所述磁粒子层，该粒子涂敷有所述有机稳定剂材料，所述磁粒子借助于所述有机稳定剂材料在所述表面上保持有间隔基本均匀的相互关系。
14.如权利要求13所述的方法，其中还包括下列步骤d)除去所述有机稳定剂材料，以及e)在所述粒子之上淀积粘附涂层以使它们保持上述间隔基本均匀的相互关系。
15.如权利要求14所述的方法，其中除去所述有机稳定剂材料的步骤(d)是用加热法、干式蚀刻法和真空法中的至少一种方法来实施。
16.如权利要求13所述的方法，所述有机稳定剂材料包含R-X形式的长链有机化合物，其中的R为从包括以下成分的组中选取1)直线或分支形式的烃链，所述烃链包含6-22个碳原子，2)直线或分支形式的碳氟化合物链，所述碳氟化合物链包括6到22个碳原子；其中的X选自于羧酸，膦酸，次磷酸，磺酸，亚硫酸和硫醇。
17.如权利要求13所述的方法，其中所述有机稳定剂材料包含油酸。
18.如权利要求14所述的方法，所述粘附涂层包含有从包括金刚石结构碳、无定形碳、无定形硅、铝氧化物、以及硅氧化物的组中选取的耐磨材料。
19.如权利要求13所述的方法，其中在步骤(b)之前还包括以下步骤将亲和层以选定的图案涂敷在所述衬底的至少一部分所述表面上，所述亲和层由亲和材料组成，该材料选定为最好能使所述粒子以所述选定的图案被吸引和保留在所述表面上的材料，所述亲和材料包括X-R-Y形式的二官能分子，其中R选自有3-22个碳原子的碳氟化合物和烃链，而X和Y从以下选取磺酸类R-SO2OH亚硫酸类 R-SOOH次磷酸类 R2POOH膦酸类 R-OPO(OH)2羧酸类 R-COOH硫醇类 R-S三甲氧基硅烷 R-Si(OCH3)3三乙氧基硅烷 R-Si(OCH2CH3)3三氯硅烷 R-SiCl全文摘要
一种磁存储介质,该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的层形成,且涂敷有优选含有耐磨材料的涂层以将纳米级粒子粘附于衬底之上并保持它们间隔基本均匀。纳米级粒子由从包括元素Co、Fe、Ni、Mn、Sm、Nd、Pr、Pt和Gd、这些元素的金属间化合物、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氧化物、以及钡铁酸盐和锶铁酸盐的组中选取的磁性材料形成。
文档编号H01F1/00GK1243999SQ9911040
公开日2000年2月9日 申请日期1999年7月7日 优先权日1998年7月31日
发明者查尔斯·T·布莱克, 斯蒂芬·M·盖特, 克里斯托弗·B·默里, 孙守恒 申请人:国际商业机器公司